硅藻被描述为“纳米级光刻师”,因为它们能够制造复杂的三维无定形二氧化硅外骨骼。这些结构的层次结构为硅藻提供了机械保护以及过滤、漂浮和操纵光线的能力。因此,它们成为一种非凡的多功能材料模型,可供人们从中汲取灵感。在本文中,我们使用数值模拟、分析模型和实验测试来揭示 Coscinodiscus 物种硅藻的结构和流体动力学效率。然后,我们提出了一种新型的 3D 可打印多功能仿生材料,可用于多孔过滤器、热交换器、药物输送系统、轻型结构和机器人等应用。我们的研究结果证明了大自然作为高效可调系统的材料设计师的作用,并突出了硅藻在工程材料创新方面的潜力。此外,本文报告的结果为扩展硅藻的结构-性能表征奠定了基础。
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