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以一种海洋软体动物为灵感,3D打印出柔性防护铠甲

科普小知识2022-07-09 14:44:23
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图为一排排矿化的龟甲可以保护壳板未覆盖的部分。照片来源:自然通讯

根据英国《自然通讯》杂志10日发表的材料科学最新成果,科学家们已经印刷了一种新的3D合成聚合物装甲,这是一种新的柔性装甲,灵感来自海洋软体动物海龟的腰带。

一般来说,盔甲是古代士兵穿的防护装备。然而,在现代社会的实际操作中,许多高风险地区仍然需要类似的安全等级较高的防护设备。生物学一直是装甲设计的灵感来源,但是灵活性一直是装甲发展的主要问题。

生物学家先前已经知道,海洋软体动物石龟的背部有一个大的壳板,可以起到保护作用。石龟实际上属于一种原始的贝类。贝壳由八块贝壳板组成,排列成瓦片状,有点像陆地上常见的潮虫。但最特别的是,在壳的周围有一圈地幔,叫做环带,所以它们有一排排矿化的鳞片来保护壳板没有覆盖的部分。

这次,来自美国弗吉尼亚理工大学的研究员李玲和他的同事分析了海龟如何在进化自我保护机制的同时保持一定程度的活动。研究小组使用各种技术研究了不同种类的土鳖矿化鳞片的结构和功能,然后设计并印刷了3D合成聚合物装甲,并进一步分析了这些鳞片的结构和功能。

在实验中,研究小组还证明了3D打印的柔性装甲可以用作护膝,保护身体免受碎玻璃的划伤。

研究人员表示,尽管他们目前正在开发的盔甲是由塑料制成的,但它有潜力以3D形式打印不同的材料,这意味着这项研究中提出的设计原则有望应用于其他功能原型的设计。

总编辑圈

古往今来,设计武器和盔甲的工匠可能从动物身上获得了很多灵感。甲虫像坦克,蜻蜓像直升机,鲨鱼像鱼雷...现在有了和海龟一样灵活的盔甲。它就像武侠小说中的柔软刺猬盔甲。它既合适又无懈可击。未来的士兵、消防员和飞行员可以用它来保护自己。除了给我们资源,大自然也给我们巧妙的设计。