近日，机械与汽车工程学院本科生胡亚军作为第一作者，安徽工程大学作为第一署名单位，在英文期刊《Advanced Bionics》上发表题为“Bioinspired crescent-shaped textures from the chela of Procambarus clarkii for reducing pipe penetration resistance in muddy environments”的研究成果。

该研究针对在海底工程、电缆铺设和深海取样中，泥质沉积物中管道贯入时的贯入阻力严重制约作业效率并增加能耗的问题，受克氏原螯虾（Procambarus clarkii）高效掘洞能力的启发，探究了其螯足上的月牙形凹凸微结构，并评估其在降低贯入阻力方面的可行性。设计并通过3D打印制备了六种纹理管道构型，并在泥浆中开展了对比贯入实验。结果表明，与光滑管道相比，所有仿生纹理表面均能降低摩擦阻力，其中凹凸复合纹理的性能最优。减阻效果强烈依赖于纹理方向和贯入速度：当月牙尖端角度与流动方向一致、模拟天然纹理时，在11 mm/s速度下最大减阻率达49%。采用Bingham-Papanastasiou本构模型的数值模拟，结合流动可视化实验，揭示了一种协同机制：凹结构减小壁面–液体接触面积，从而降低摩擦阻力；而凸起则诱发局部剪切稀化，促进形成低粘度润滑层。该效应具有介质依赖性，在泥浆中有效，但在砂土中不显著。本研究为低能耗泥浆输送提供了一种被动的、仿生策略，并对触土及贯入部件的摩擦学设计具有直接指导意义。

图1 图片摘要

图2 小龙虾仿生减阻织构        图3 仿生减阻机制

《Advanced Bionics》是由吉林大学主办，科爱(KeAi)出版集团发行，专注仿生学领域最新理论及实践研究的一本英文国际学术期刊；期刊于2025年创刊，ISSN号为2950-3876，缩写为ABS，已入选中国科技期刊卓越行动计划“高起点新刊”。期刊由中国科学院院士、吉林大学任露泉教授担任主编(Editor-in-Chief)，编委会汇聚全球仿生学领域顶尖学者，致力于打造仿生科学领域的高水平国际学术交流平台。

论文DOI号：https://doi.org/10.1016/j.abs.2026.08.003

（文：杨春来；图：胡亚军；初审：张荣芸；复审：潘家保；终审：魏长顺；责任编辑：李萨萨）