蜜蜂在自然选择过程中优化了各器官的材料、结构和功能。其中,蜜蜂翅翼能以仅占总体重约2%的质量承受多种飞行工况下的气动载荷和惯性载荷,蜜蜂蜂针能够轻松刺入人体和动物的皮肤组织,所施加的力比当前无痛微针所需的载荷要小100多倍。对蜜蜂翅翼和蜂针的研究有助于人们更好地理解昆虫飞行的空气动力学原理,从而为各种功能特性材料的研发以及扑翼飞行器和无痛微针的发展提供启发。本论文基于纳米压痕实验技术研究了蜜蜂翅翼和蜂针的力学性能,主要内容有以下三个方面:(1)蜜蜂翅翼模量和硬度的静态测试。基于纳米压痕实验技术,在恒应变率加载条件下对蜜蜂翅翼前缘脉模量和硬度的变化规律进行了研究;获得了蜜蜂翅翼前翅表面各脉的模量和硬度分布规律;通过对比不同部位和不同方向上的实验数据,对其力学性能的差异原因进行了分析。(2)蜜蜂翅翼前缘脉粘弹性能的准静态测试。基于载荷和位移控制模式,对蜜蜂前翅前缘脉和后翅前缘脉的蠕变和松弛性能进行了纳米压痕测试,讨论了最大压痕载荷、压痕深度、加载速率和保持时间对粘弹性行为的影响;通过应变率跳跃实验,分析数据得到了蜜蜂翅翼前缘脉的蠕变应力指数。(3)蜂针的微观结构和力学性能研究。采用扫描电子显微镜技术对蜂针表面的倒刺分布规律和纵向截面的微观结构进行了研究,基于纳米压痕技术对蜂针纵向截面的弹性模量和硬度进行了测试,分析了蜂针截面的模量和硬度分布规律,总结了蜂针的微观结构和力学性能的内在联系。