生物体内首次发现“超推进”：毫米叶蝉依此日排尿三百倍体重
体长仅数毫米的小型昆虫叶蝉因吸食农作物的汁液，被广泛认为是害虫。从达尔文以来，人们对叶蝉的形态及构造已经研究了一个多世纪，但对于排泄过程的生物流体力学却知之甚少。
(资料图片)
3月1日凌晨，国际学术期刊《自然-通讯》在线发表的一篇论文称，叶蝉每天喷射排出的液滴（尿滴）最多可达其体重的300倍，如同“叶蝉雨”。
相比之下，人类每天的排泄量只有其体重的2.5%左右。
喷射液滴的叶蝉。叶蝉吸食的汁液中95%是水。研究人员认为，可能正是因为排泄300倍于自身体重的排泄物，需要巨大的能量，叶蝉才选择了最节能的方式——液滴超推进（Droplet superpropulsion）。
这是首次在生物系统中发现“超推进”现象。
01:37叶蝉喷射液滴的全过程。(01:37)该论文的标题是《能量受限昆虫的液滴超推进》（Droplet superpropulsion in an energetically constrained insect）。通讯作者是美国亚特兰大佐治亚理工学院助理教授萨阿德·巴姆拉（M.Saad Bhamla），第一作者是美国亚特兰大佐治亚理工学院生物工程博士候选人埃利奥·查利塔（Elio J.Challita）。
研究人员认为，这一发现或能启发软体机器引擎和节能自净结构的工程学设计。
埃利奥和萨阿德通过邮件向澎湃科技表示，超推进原理此前只在合成系统的超疏水表面上得到了证明。叶蝉使用特殊的“肛门触须”（anal stylus）附属物来弹射它们的液滴排泄物，并通过调整振动频率，将液滴喷射出去。这种方法最大程度地提高了能量传递效率，因此更节能。
但埃利奥和萨阿德表示，目前尚不清楚叶蝉如何实现其“弹射器”和液滴之间的调频。
埃利奥和萨阿德表示，叶蝉通过两个层面的努力节省了能量，一是选择喷射液滴，而非射流；二是在液滴喷射过程中使用超推进力。他们解释说，用肌肉形成射流，在能量上是昂贵的，因为需要高压才能形成射流。与之相比，形成液滴消耗的能量更少。而形成液滴后，“超推进”帮助其完成最大程度的弹射能量转移。
2017年9月，法国尼斯蔚蓝海岸大学（Université Côte d"Azur）教授克里斯托夫·劳法斯特（Christophe Raufaste）与合作者在美国物理学会出版的国际学术期刊《物理评论快报》（PHYSICAL REVIEW LETTERS）上发表了标题为《液滴和软弹性固体的超推进》（Superpropulsion of Droplets and Soft Elastic Solids）的论文。
他们发现，如果用一个上下振动的固体表面作为弹射器，那么该弹射器发射出的液滴的速度可能比上述固体表面移动的速度快得多。一个重要的原因是，被弹射出来的液滴会发生拉伸、压缩等变形，在空中振荡，像一个被集中的棒球：被压扁，然后回弹。这种可以增加液滴的质心向上运动的振荡、变形现象，被研究人员称为“超推进”。
弹射过程中变形的液滴。来自论文《液滴和软弹性固体的超推进》（Superpropulsion of Droplets and Soft Elastic Solids）。(00:13)
研究人员利用具有超疏水（注：不粘附）特点的氟化聚合物（类似于聚四氟乙烯）制成的表面发射直径约 0.5-1.8 毫米的水滴来进行相关实验。
当上述被弹射的液滴发生变形、振荡的频率，是固体表面上下振荡频率的3倍时，弹射会取得巨大的“增益”效果：液滴被弹射的动能是刚性球（注：不发生）被弹射动能的2.5倍。
在美国物理学会网站2017年的报道中，Raufaste说，“对于弹弓、射箭和弹射器，只有部分初始弹射能量被转移到‘子弹’上。我们可以通过考虑‘子弹’的变形动力学或投射发动机的加速动力学，来显着增加能量传输。”他说，同样的原理也适用飞机弹射。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-36376-5
(本文来自澎湃新闻，更多原创资讯请下载“澎湃新闻”APP)
相关文章
生物体内首次发现“超推进”：毫米叶蝉依此日排尿三百倍体重
体长仅数毫米的小型昆虫叶蝉因吸食农作物的汁液，被广泛认为是害虫。从达尔文以来，人们对叶蝉的形态及构造已经研究了一个多世纪
当日快讯：重庆发布预制菜生产加工行为规范地方标准
2月28日，重庆市对外发布了《预制菜产业园区建设指南》《预制菜生产加工行为规范》两项地方标准以及《预制菜生产经营安全监管标准体系》工作指
苦聪民间故事集_关于苦聪民间故事集的简介 全球热推荐
1、《苦聪民间故事》是编者多年工作之余辛勤耕耘的结果，也是编者一生的追求，虽然这朵小花不那么完善，但它是编者几乎跑遍
全球视讯！网上续签港澳通行证_网上续签港澳通行证机构代码是什么
1、港澳通行证，网上续签，简单快捷，让重游澳门没有问题。2、以广东为例。3、需要注意以下几点4、请前往地区：申请澳门或，
当前简讯:ura歌宣布采用此概念的Type S回归
ura歌本周将在加利福尼亚州推出新的轿车概念，这将预示未来两年将推出两款以性能为导向的TypeS车型，其中包括第二代T
融资租赁利息怎么算的_融资租赁利息怎么算
1、融资租赁的本金和利息是怎么计算出来的？融资租赁一般使用长期利率，按固定利率方式计算，可分为定额年金法和变额年金法。2
成都瞬联科技_成都瞬间天黑_每日消息
1、18:30左右。2、成都的春天，一般18:30左右天黑。3、成都的特点是:夏秋早上6:30天蒙蒙亮，亮堂基本是7:3
智利25名军校生因“急性呼吸系统疾病”入院治疗
当地时间2月27日，智利陆军在一份声明中确认，有一所军校的25名一年级在读学生，已经被转入圣地亚哥的一家军方医院接受治疗
【全球时快讯】禾迈股份：微型逆变器及监控设备全球市场需求旺盛，2022年归母净利同比增163.8%
禾迈股份2月27日公告，2022年营收15 42亿元，同比增长93 89%；归母净利5 32亿元，同比增长163 80%
世界新动态：新一期国足球员平均年龄达到30.2岁，谭龙最大&林良铭最小
直播吧2月27日讯国足新一期大名单此前公布，武磊、艾克森等人均入围。本期国足球员年龄如下：门将：刘殿座（32 7岁）、王大雷（34 1岁）、颜骏
chinanetwifi密码大全_chinanet wifi密码
1、尊敬的用户您好希望下面的回答能够对您有所帮助，这是电信光纤猫无线网络的密码，密码在您光纤猫的背后，不过一般是不能连接
02月27日15时安徽宣城疫情数据 阳了以后为什么会腰疼？应该怎么办？ 世界观察
02月27日15时安徽宣城疫情数据阳了以后为什么会腰疼？应该怎么办？以下为详情！一、02月27日15时宣城疫情数据概览
世界今头条！东西湖3家工厂入围这份 “绿” 名单！
日前工信部公示2022年度绿色制造名单武汉10家企业入围绿色工厂名单东西湖区占据3席分别是武汉长兴集团有限公司益海嘉里（
四川自考报名网站登录密码是什么（附密码设置）
四川自考报名网站登录密码是什么系统登录账号：本人有效居民身份证号码；系统登录密码：新、老考生均以自行设置的密码为准在籍考生若未修改过
衡水税务：春风送暖优服务 便民办税正当时
近期，衡水市税务局深入开展便民办税春风行动，紧扣“办好惠民事·服务现代化”主题，聚焦纳税人缴费人急难愁盼，做好问计问需、政策宣传、...
环球新消息丨上海梅丽亚晶商务酒店浦东世博店
1、上海梅丽亚晶商务酒店浦东世博店是一家商务型酒店。2、位于上海市浦东新区西营路78号。文章到此就分享结束，希望对大
今日要闻!曲靖补锂剂项目投产 一期项目年产2万吨
2月26日，曲靖德方创界有限公司年产2万吨补锂剂（一期）项目投产。该项目的投产将弥补国内外正极补锂剂市场空白，推动新能源电池产业从材料制
男人吃这几种食物是大补你可知道_男人吃了比较补的食物 全球热文
1、男人一直在努力追求坚定和壮阳，在这个过程中发现了很多壮阳的食物，有些是真的，有些是假的。下面是一些自古流传的壮阳食品
60岁生日送什么礼物合适男_60岁生日送什么礼物_天天热议
1、父亲六十岁生日送远红外保暖护膝、肩颈捶打按摩披肩、折叠老花镜、全身按摩垫、剃须刀都好，下面具体来介绍一下。2、一、远
