[发明专利]基于双层液体芯有机压电材料杆的蚊子触角实体模型

说明书

本发明公开一种基于双层液体芯有机压电材料杆的蚊子触角实体模型，精确模仿蚊子触角系统的结构和工作机制。本发明的蚊子触角实体模型，包括上部开口以柔性弹性膜(4)密封的圆盒状刚性底座(3)和下端固定在底座(3)底部、上端穿过柔性弹性膜(4)的阶梯结构弹性杆(2)，其伸出部分纵向分布多层纤毛层，还包括周向均匀分布于阶梯结构弹性杆(2)周边的第一至四双层液体芯有机压电材料杆(11、12、13、14)，各相邻双层液体芯有机压电材料杆(11、12、13、14)之间相互垂直；每根双层液体芯有机压电材料杆(11、12、13、14)两端分别通过立柱(15、16)与刚性壳体(3)底部固定连接。

技术领域

本发明属于蚊子触角仿生技术领域，特别是一种基于双层液体芯有机压电材料杆的蚊子触角实体模型。

背景技术

蚊子触角系统，包括一根触角，触角上部四周分布有密集的纤毛，下部包裹在江氏器中。当蚊子周围有气流或声波经过时，纤毛将受到空气阻力作用，推动触角产生弯曲变形。江氏器根据感知的触角根部变形的方向和幅值，判断周围气流或声波的方向和幅值。蚊子利用触角系统，可以逃避追捕，或进行配偶定位。触角系统是蚊子重要的感觉器官。由于体积小、结构复杂精细，很难通过现有的技术手段，直接测量蚊子触角系统的力学响应，或研究其工作机制。而根据真实的蚊子触角系统结构，用人工材料(或器件)代替相应的生物组织，设计制备蚊子触角实体模型，可以较真实地观察和测量出蚊子触角系统的工作机制，并进行各种生物体不方便开展的物理实验，促进了解蚊子的触觉和听觉机理。

目前，蚊子触角实体模型的结构如中国发明专利“一种多电极含芯压电聚合物放大装置”(申请号：201510753555.8公开日：2016.01.20)所述，一个悬臂梁的一端设置在绝缘材料制成的底座上，另一端自由悬空成为自由端；在悬臂梁除自由端部分的表面涂有一组对称电极，一个作为正极，一个作为负极，该电极与悬臂梁之间绝缘，且该电极与底座不接触；在自由端未涂布的表面上粘贴PVDF纤维，PVDF纤维长度从上到下逐渐变长，沿自由端圆周方向均匀分布。可以实现对微小变形量的精确测量。

上述放大装置中，悬臂梁本身是压电聚合物，利用压电效应，可以感知自身的变形。但是，由于悬臂梁表面只有一组对称电极，只能产生一个传感信号，因此，悬臂梁只能感知自身变形的方向或幅值，不能同时感知变形和幅值。上述放大装置这种结构和工作机制与蚊子触角系统有很大的不同。在蚊子触角系统中，触角杆本身不具有感知能力，其变形由江氏器感知。江氏器中有多个感觉细胞和触角杆同时接触，以同时感知触角杆的变形方向和幅值。因此，中国发明专利“一种多电极含芯压电聚合物放大装置”与蚊子触角系统的结构不同，感知周围气流或声波的工作原理也不相同，其生物力学特性也有很大的区别，不能完全模仿蚊子触角系统的工作机制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于双层液体芯有机压电材料杆的蚊子触角实体模型，精确模仿蚊子触角系统的结构和工作机制。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种基于双层液体芯有机压电材料杆的蚊子触角实体模型，包括上部开口的圆盒状刚性底座3；

所述刚性底座3的上部开口以柔性弹性膜4密封；

还包括一部分直径大、部分直径小的阶梯结构弹性杆2，所述阶梯结构弹性杆2下端固定连接在底座3底部，其上端穿过所述柔性弹性膜4，伸出于刚性底座3上表面；

所述阶梯结构弹性杆2伸出于刚性底座3上表面的部分纵向分布多层纤毛层，每层纤毛层包括一端与所述阶梯结构弹性杆2固定连接的周向均布的多根长度相同的纤毛5；

所述纤毛5在所述阶梯结构弹性杆2四周从底部到顶部，长度逐渐减小；

还包括水平放置于阶梯结构弹性杆2周边并与其紧密接触的四根双层液体芯有机压电材料杆11、12、13、14，各相邻双层液体芯有机压电材料杆11、12、13、14之间相互垂直；