包括人類、猴子和類人猿在內(nèi)的靈長類動物在手和腳上進化出了表皮脊線，并且這里的汗腺密度比身體其他地方高。這樣可以讓它們精確調(diào)節(jié)皮膚濕度，在操縱物體時提供更大的抓握力。英國伯明翰大學與韓國首爾國立大學和延世大學等研究機構(gòu)的研究人員合作的一項新研究顯示指紋的水分調(diào)節(jié)機制，不僅可以幫助人們更好地抓握物體，還能幫助科學家開發(fā)出更好的假肢、機器人設(shè)備和虛擬現(xiàn)實環(huán)境。相關(guān)研究成果發(fā)表于美國《國家科學院院刊》。

指紋有助于增加與光滑表面接觸時的摩擦力，增強對粗糙表面的抓握力和觸覺的敏感性。指紋的水分調(diào)節(jié)機制則確保了皮膚角質(zhì)層的最佳水合狀態(tài)，從而最大限度地增加摩擦力。

“靈長類動物在手和腳上進化出了表皮脊線，其中指紋脊線對于抓握和精確操作固態(tài)物體非常重要。它們可以調(diào)節(jié)外部來源或汗腺釋放的水分，從而最大限度地增大摩擦力，避免‘災難性’的打滑，讓我們能夠握住智能手機。”研究論文合著者、伯明翰大學產(chǎn)品工程與制造學教授Mike Adams說，了解手指指紋脊線摩擦的影響，有助于研究人員開發(fā)更逼真的觸覺傳感器。例如，應用于機器人和假肢的傳感器，以及觸摸屏和虛擬現(xiàn)實環(huán)境中的觸覺反饋系統(tǒng)。

超聲波潤滑通常用于提供感官“觸覺”反饋的觸摸屏顯示器，但與潮濕的指紋脊線相比，當用戶處于干燥環(huán)境時，超聲波潤滑的效果會降低。此外，通過觸摸區(qū)分織物等精細結(jié)構(gòu)的表面，要依賴于側(cè)向振動誘導，因此滑動摩擦的缺失會阻礙識別實際接觸到的東西。

指紋是靈長類動物和考拉獨有的，似乎具有雙重作用，在促進多余水分蒸發(fā)的同時，在其底部提供一個水分儲存庫，以使抓握力最大化。

研究人員發(fā)現(xiàn)，當手指與不透水的表面接觸時，指紋脊線部毛孔中的汗液會使皮膚更柔軟，從而顯著增加摩擦力。而脊線汗液的順應性增加最終會導致毛孔堵塞，防止釋放出過多的水分從而降低抓握物體的能力。

利用高科技激光成像技術(shù)，科學家發(fā)現(xiàn)，水分調(diào)節(jié)由兩部分組成，即上述汗孔阻塞過程，以及由于接觸物體時表皮脊線特定橫截面形狀變化導致的外部多余水分的加速蒸發(fā)。

無論最初手指肚是濕的還是干的，上述兩個過程使指紋脊線保持最佳濕度，從而使摩擦力最大化。

“這種水分調(diào)節(jié)的雙重機制為靈長類動物在干濕環(huán)境下提供了進化上的優(yōu)勢，賦予它們操控和移動物體的能力，而其他動物，如熊和大型貓科動物并不具備上述機制和能力。”Adams補充說。