仿生材料可以经受住考验

科学家基于螳螂虾的外骨骼开发出新型抗冲击材料。

来源:美国国家标准与技术研究院__材料信息
某些生物的外骨骼具有独特的微观结构,使它们能够随着时间的推移持续承受剧烈的冲击。这些 Bouligand 结构可以在螳螂虾、蓝蟹、光荣甲虫等动物中找到(如图所示)。图片来源:Shutterstock、B. Hayes/NIST

某些生物的外骨骼具有独特的微观结构,使它们能够随着时间的推移持续承受剧烈的冲击。这些 Bouligand 结构可以在螳螂虾、蓝蟹、光荣甲虫等中找到(如图所示)。

图片来源:Shutterstock、B. Hayes/NIST

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一些最具创新性和实用性的发明都是受到大自然的启发。以日本新干线子弹头列车为例,其空气动力学设计仿照翠鸟。或者维可牢尼龙搭扣,一位瑞士工程师在观察到粘在狗皮毛上的毛刺上有小钩子后发明了它。

灵感源自自然

现在,科学家们转向小型水下捕食者寻求灵感。螳螂虾是一种色彩缤纷的无脊椎动物,具有强大的攻击力。它可以用 0.22 口径子弹的力量击碎蛤壳,这要归功于其独特的结构,使其外骨骼异常坚固。

螳螂虾 0.22 口径子弹的威力

美国国家标准与技术研究所 (NIST) 的研究人员制作了这些结构的合成版本,并通过向其发射微弹来测试其冲击性能。他们发现,调整结构的具体参数可以改变它们吸收和消散冲击能量的方式。

“这项研究的结果和见解标志着仿生材料设计在航空航天领域的应用取得了重要进展,例如帮助航天器抵御微流星体的影响以及保护与碎片碰撞的轨道卫星,”NIST 材料研究工程师 Edwin Chan 说道。

陈和他的同事在《美国国家科学院院刊》上发表了他们的发现。