方星星团队在《摩擦学学报(中英文)》发表仿生六边形纹理研究论文

　　中国矿业大学机电工程学院方星星团队在《摩擦学学报(中英文)》发表论文《仿生六边形精细纹理的触感深度阈值研究》。该研究结合认知行为学、摩擦学和脑电图法，系统探究了微米级仿生六边形纹理深度与触摸方向对触觉感知阈值的影响，通过单通道神经元群模型验证了纹理刺激强度和神经元兴奋性的作用机制，为触肤产品精细纹理设计提供了关键技术支撑。

　　触觉是人类与外界交互的核心通道，指尖皮肤的机械感受器与指纹结构使其能感知微米级精细纹理。自然界中常见的六边形纹理(如蜂巢、蛇鳞片)兼具优良摩擦学性能与黏着特性，但其在触觉感知中的深度阈值及方向差异规律尚未明确，制约了相关仿生设计的精准应用。

　　团队设计了深度为0~10μm的仿生六边形纹理试样，通过认知行为学试验、触感摩擦测试和脑电监测开展系统研究。结果显示，纹理触感阈值与触摸方向密切相关：平端方向触摸的平均识别阈值为7.40μm，显著低于尖端方向的8.90μm，说明平端触摸更易感知纹理。随着纹理深度增加，主观纹理感和识别率逐步提升，当深度达到8~9μm时识别率可达100%。

　　摩擦特性分析表明，触摸过程中黏着摩擦分量随纹理深度增大而减小，形变摩擦分量则逐渐增大，当深度接近阈值时，形变摩擦比例显著提升。振动信号频域特征显示，纹理深度达到8~9μm时，振动主频进入100~300Hz的帕西尼小体敏感范围，为主观感知提供了生理基础。

　　脑电信号分析发现，仅当纹理深度超过阈值时，才能激发ERP曲线的P100和P200早期成分;平端触摸诱发的P300成分幅值更高、潜伏期更短，表明大脑对该方向触感信息的处理速度更快。单通道神经元群模型进一步验证，平端触摸产生的机械刺激更强，是脑电信号主频幅值增大的重要原因。

　　该研究首次从“皮肤感知-摩擦振动-大脑响应”全链条揭示了仿生六边形纹理的触觉感知机制，明确了触感阈值的关键影响因素，为智能穿戴、人机交互、消费电子等领域的触肤产品优化设计提供了科学依据。