ats喜歡自己培養(yǎng)自己，就像他們喜歡睡覺一樣，花費(fèi)高達(dá)四分之一的清醒時(shí)間來清潔他們的皮毛。他們自我清潔成功的秘訣是什么?根據(jù)最近發(fā)表在PNAS期刊上的一篇論文，舌頭上的刺是彎曲的，空心尖的。這些微小的刺，稱為乳突，可以將大量的唾液從口腔轉(zhuǎn)移到皮毛上，這不僅可以清潔蓬松到她的皮膚，還可以在唾液蒸發(fā)時(shí)降低體溫。

喬治亞理工學(xué)院的生物工程師，新論文的高級(jí)作者戴維胡說：“貓舌的工作就像一把非常聰明的梳子。”

結(jié)果不僅僅提供了世界上最受歡迎的寵物之一如何保持清潔的洞察力。他們還啟發(fā)了一種新型刷子，稱為TIGR(舌頭靈感漸變)刷子。TIGR原型采用與貓舌相似的小而彎曲的彈性刺釘，可輕松去除人類和貓科動(dòng)物的松散毛發(fā)或毛發(fā)，但只需用手指輕輕擦拭即可清潔。胡說，它甚至可能通過去除多余的皮屑使貓不易引起過敏。

研究人員發(fā)現(xiàn)，這些勺狀乳頭使貓能夠?qū)⑼僖褐苯訋У狡つw上，這可以激發(fā)新的方法來清潔和在各種毛茸茸，毛茸茸和模糊的表面上沉積液體。“運(yùn)輸液體對(duì)于動(dòng)物和工程師來說是一個(gè)問題，” 康奈爾大學(xué)的生物工程師Sunghwan“Sunny”Jung說，他沒有參與這項(xiàng)研究。“這篇論文表明，科學(xué)家們可以利用基本動(dòng)物行為的物理學(xué)來回答基本問題。”

貓掃描

胡的博士生亞歷克西斯·諾埃爾(Alexis Noel)在看到貓咪的舌頭舔了舔一塊超細(xì)纖維毯子后反復(fù)被抓住后，開始對(duì)貓咪梳理感興趣。Noel之前曾經(jīng)看過她的貓?zhí)蜻^很多次，但是當(dāng)她看著它試圖修飾蓬松的毯子時(shí)，她開始用新鮮的眼睛思考這個(gè)過程。

尖銳的刺被稱為乳突，覆蓋著貓的舌頭，并賦予其沙紙質(zhì)地。正是這些刺刺在諾埃爾的毯子里糾纏不清。諾埃爾想知道為什么這些乳頭很好地從毛皮(和毯子)中取出結(jié)?？焖贋g覽一下研究文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)科學(xué)家?guī)缀鯖]有注意貓修飾的生物力學(xué)。胡和諾爾決定改變這一點(diǎn)。

首先，他們需要貓舌頭。從已故的家貓獲取樣本很簡(jiǎn)單。得到野貓的舌頭，而不是那么多。

“沒有很多方言只是坐著，”他說。

經(jīng)過幾個(gè)月的動(dòng)物園和動(dòng)物保護(hù)區(qū)后，他們終于有了足夠的樣本。來自六種貓的舌頭 - 家貓，山貓，美洲獅，雪豹，老虎和獅子 - 諾埃爾和胡仔仔細(xì)觀察乳頭，用微型CT掃描儀放大。1982年的一篇論文報(bào)道，貓乳頭形狀為空心圓錐形，但喬治亞理工學(xué)院研究人員使用的新技術(shù)顯示，脊柱實(shí)際上向后朝向喉部彎曲。

胡說，這種差異聽起來很微妙，但事實(shí)并非如此。乳突的彎曲形狀允許它在接觸時(shí)吸水，使用表面張力 - 空心錐體無(wú)法做到的事情。

“在這個(gè)小規(guī)模，這些差異真的很重要，”胡說。

雖然每個(gè)乳頭可能只能芯吸一小部分水滴(準(zhǔn)確地說是4.1微升)，但在一天的過程中，家貓的舌頭平均轉(zhuǎn)移到其毛皮上48毫升，大約五分之一一杯水。

疑難問題

研究人員發(fā)現(xiàn)乳頭的定位并不固定。三只短毛家貓修飾的高速視頻顯示，當(dāng)貓的舌頭在其毛皮中遇到結(jié)時(shí)，乳突旋轉(zhuǎn)。這種旋轉(zhuǎn)使尖峰探測(cè)更深入到模糊的咆哮中并最終使其松動(dòng)。

胡說，這種靈活性是讓這種相對(duì)??較短的鞋釘不僅可以清潔更長(zhǎng)，更稀疏的外層皮毛，而且還可以清潔皮膚旁邊厚厚的羽絨狀底層的關(guān)鍵。研究人員的測(cè)量結(jié)果顯示，即使在梳理過程中舌頭受到相對(duì)較輕的壓力，貓的所有物種都可以自行清潔皮膚。一個(gè)例外嗎?波斯貓，一種需要每天刷牙以防止墊子形成的家養(yǎng)品種。(相關(guān)：大貓會(huì)變成毛球嗎?)

但所有這一切都不僅僅是為了讓小貓保持最佳狀態(tài)。熱成像相機(jī)顯示，梳理也可以幫助冷卻貓，當(dāng)唾液蒸發(fā)時(shí)，在皮膚和最外層皮毛之間產(chǎn)生高達(dá)15°C的溫差。

TIGR之眼

了解貓如何保持清潔是一回事，但作為一名工程師，胡希望走得更遠(yuǎn)。當(dāng)他的孩子虱子時(shí)，胡花了幾個(gè)小時(shí)在藥房尋找合適的刷子去除虱子，然后梳理他們的頭發(fā)以去除虱子的最后痕跡?？焖俚幕ヂ?lián)網(wǎng)搜索顯示，幾萬(wàn)年來梳子沒有太大變化。胡與諾爾的合作使得這對(duì)人認(rèn)為也許貓舌可以激發(fā)更好的東西。

“通過研究貓新郎如何非常涼爽來尋找新材料 - 它表明你不必深入森林尋找有用的東西，” 法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心的工程師西爾萬(wàn)·德維爾說。參與研究。

使用有機(jī)硅基聚合物，該對(duì)3D打印出一個(gè)小而靈活的刷子，大約兩個(gè)手指并排放置。刷子上的刺是一個(gè)縮小版的貓乳頭。當(dāng)Noel和Hu比較TIGR和人發(fā)刷能夠從人造尼龍皮毛上去除結(jié)的情況時(shí)，TIGR用比標(biāo)準(zhǔn)刷更少的力去除了更多的結(jié)。諾埃爾還可以用簡(jiǎn)單的手指輕輕擦去刷子上松散的毛發(fā)，而不是用鑷子精心挑選頭發(fā)。

它也可能意味著更好的刷貓，其中一些人鄙視目前市場(chǎng)上現(xiàn)有的刷子。TIGR的柔軟性和靈活性可以提供更接近貓自己的修飾體驗(yàn)的東西，這對(duì)他們和他們的主人來說是更容易接受的。(相關(guān)：貓?jiān)噲D告訴我們他們的喵喵?)

TIGR是生物靈感設(shè)計(jì)的完美典范，蒙大拿州米蘇拉Biomimicry研究所設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)總監(jiān)Megan Schuknecht說。“貓已經(jīng)在我們周圍生活了幾個(gè)世紀(jì)，但是之前沒有人想過要密切關(guān)注它，”她說。

Jung說，TIGR還沒有為大規(guī)模生產(chǎn)做好準(zhǔn)備。“在現(xiàn)實(shí)世界中可以使用之前，有很多方法需要改進(jìn)，”他說。

Hu和Noel已經(jīng)申請(qǐng)了TIGR的專利，并且看到刷子不僅用于梳理，而且用于將膏霜和乳液涂抹到貓皮上而不需要剃掉動(dòng)物，甚至用于分類紡織品中的纖維。

貓已經(jīng)統(tǒng)治了互聯(lián)網(wǎng)，而且隨著TIGR的出現(xiàn)，它們可能距離最終統(tǒng)治整個(gè)世界還有一步之遙。