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指纹的水分调节机制可增强人的触感

一项新的研究表明,人类指纹具有一种自我调节的水分机制,不仅可以帮助我们避免手机掉落,还可以帮助科学家开发出更好的假肢,机器人设备和虚拟现实环境。

包括人类,猴子和猿类在内的灵长类动物的手和脚上已经形成了表皮,汗腺密度高于身体上其他部位。这样可以精确调节皮肤水分,从而在处理物体时提供更大的抓地力。

指纹有助于在与光滑表面接触时增加摩擦力,增强在粗糙表面上的抓地力并增强触感。它们的水分调节机制可确保皮肤角蛋白层达到最佳保湿效果,从而最大程度地提高摩擦力。

伯明翰大学的研究人员与首尔国立大学和延世大学等韩国研究机构的合作伙伴合作,今天将其发现发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。

伯明翰大学产品工程与制造教授的合著者Mike Adams评论道:“灵长类动物的手和脚上已经形成了表皮脊。在与固体物体接触时,指纹脊对于抓地力和精确操纵非常重要。来自外部来源或汗液孔的水分含量,从而使摩擦最大化,并且我们避免了“灾难性”的滑倒,并保留了该智能手机。”

“了解手指摩擦的影响将有助于我们开发更逼真的触觉传感器-例如,在机器人和假肢以及触屏和虚拟现实环境的触觉反馈系统中的应用。”

超声波润滑通常用于提供感官“触觉”反馈的触摸屏显示器中,但与潮湿的指垫相比,当用户干燥时,其有效性会降低。此外,能够通过触摸来区分质地细微的表面(例如纺织品)依赖于感应到的横向振动,但是缺少滑动摩擦会阻碍我们识别我们实际触摸的物体的能力。

指纹是灵长类和无尾熊所特有的-似乎具有增强多余水分蒸发的双重功能,从而在其底部提供了水分储备,从而最大程度地提高了抓地力。

研究人员发现,当指垫与不透水的表面接触时,山脊毛孔中的汗水会使皮肤变得柔软,从而大大增加摩擦力。但是,由此导致的山脊柔韧性的增加会导致汗水孔最终被阻塞,从而防止水分过多,从而降低了我们抓握物体的能力。

使用高科技的基于激光的成像技术,科学家们发现,水分调节可以通过汗水阻塞和表皮特定横截面形状导致的外部湿润中过量水分的加速蒸发相结合来解释。与物体接触时会产生皱纹。

这两个功能导致在指纹脊中保持最佳的水分含量,无论手指垫最初是湿的还是干的,这都会使摩擦最大化。

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