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科学家从皮皮虾身上获启示开发出超强3D打印结构‘【明升体育】vip会员’

时间:2020-08-12
日前,加州大学河滨分校(UniversityofCalifornia,Riverside)和普渡大学(PurdueUniversity)的研究人员们从皮皮虾(学名虾蛄)身上取得启发,研发出有了一种极强的新型3D打印机结构。据报,研究人员仿真的是这种甲壳动物用来压制猎物的棒状附肢,该肢体由一种不同寻常的人字形结构构成。  据理解,虾蛄可以分成放血型(spearers)和消灭型(smashers)两类,消灭型虾蛄的节肢末节的踝部却出现异常的不断扩大、柔软,再行再加长节所含强壮的肌肉,这使得消灭型虾蛄的反击附肢十分具备破坏力,据【明升体育】vip会员理解,消灭型虾蛄的攻击性附肢手持一起加速度平均10,000G,这不会对其猎物导致毁灭性的压制。  当然,让消灭型虾蛄的棒状附肢威力如此极大的原因某种程度在于其手持的速度,其柔软的外壳也功不可没,据理解,虾蛄棒状附肢的外壳可以忍受虾蛄多次强力敲击猎物而完好无损。那么,其中的原因确有呢?科学家们经过研究找到,虾蛄的棒状附肢是由几个有所不同的区域构成的,每个区域都以一种有所不同的方式为其整体强度的提高作出贡献。其内部的“周期性”区域,还包括一个有机面和磷酸三钙/钙碳酸盐面,需要吸取能量,过滤器出有剪切波。  据报,这个研究项目由加州大学河滨分校(UCR)Bourns工程学院的DavidKisailus领导,获得了美国空军科研办公室下面的一项750万美元的多大学研究计划的资金反对。研究团队主要注目的是消灭型虾蛄棒状附肢的一个与众不同的部分——“冲击区域(impactregion)”,这个区域坐落于其附肢的外侧。Kisailus称之为这一区域需要灵感他们研发出有极强的3D打印机结构。该冲击区域由晶体磷酸钙环绕着壳质纤维构成,这些材料很灵活地构成了一种不同寻常的人字形结构,这种整齐有序的结构既有助尽量减少对其节肢的冲击力,又需要最大限度对打击目标导致损害。

科学家从皮皮虾身上获启示开发出超强3D打印结构

  由于之前根本没在自然界中找到过这种人字形结构,研究人员们为此深感十分激动。“我们从以前的研究中获知,虾蛄的冲击区域需要在将令人难以置信的动量移往给猎物时防止脱落。而令人兴奋的是,通过我们的研究找到其高度耐冲击的特性是由这种全新的人字形结构产生的。”Kisailus团队里的研究生NicholasYaraghi说道。  为了证实这个人字形结构的假说,Kisailus团队还跟普渡大学的土木工程副教授PabloZavattieri率领的另一个研究团队展开了合作。两家团队联合展开了有限元分析,并在一台3D打印机上用于制备材料以更大的尺寸修复了该结构。  计算出来模型指出,人字形结构有助形变在其棒状附肢上的均匀分布,并增加了结构过热的可能性。随后,研究人员又对3D打印机的模【明升体育】vip会员型展开了传输测试,结果显示人字形结构,能有效地重新分配形变和转动裂缝——与附肢内部周期性区域比起更是如此。Zavattieri团队的成员NicolasGuariacute;n-Zapata说道:“尽管数值模拟计算结果早已令人信服地证实了形变在该结构中的新的产于,但是当我们对3D打印机的样本展开测试的时候依然深感惊艳。”  研究人员们指出,他们的研究结果将对海洋生物学和先进设备制造业产生影响。Kisailus称之为可以拷贝这种类似的人字形结构,以分解新型的高强度3D打印机结构,以用作汽车和航空航天零部件,以及装甲等。  “我们对这种小生物及其多层结构设计理解的越少,就愈发意识到它可以协助我们设计出有更佳的飞机、汽车、运动器材和盔甲。”Kisailus说道:“通过用于3D打印机技术,我们实质上可以根据消灭型虾蛄身上教给的体系结构,利用传统的工程材料生产出有新型复合材料。