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以海洋软体动物为灵感 3D打印柔性防护铠甲

发布时间:2019-12-11
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图为石鳖成排的矿化鳞片可以保护未受壳板覆盖的部位。图片来源:《自然·通讯》

据英国《自然·通讯》杂志10日发表的一项材料学最新成果,科学家3D打印了一款全新合成聚合物铠甲,这是用一种以海洋软体动物石鳖的环带为灵感的新型柔性铠甲。

通常意义上,铠甲是古代将士穿在身上的防护装备。但在现代社会实际操作中,很多高危领域依然需要类似这种安全程度比较高的护具。生物学一直是铠甲设计的灵感来源,但灵活性却永远是铠甲开发的一个主要问题。

生物学家们此前已知,海洋软体动物石鳖的背部有较大的壳板,能起到保护作用。石鳖其实属于一种原始类型的贝类,贝壳由8块壳板以覆瓦状排列组成,形状有点像陆地上常见的潮虫。但最特殊的地方在于,其贝壳周围还有一圈外套膜,称为环带,因此它们有成排的矿化鳞片可以保护未受壳板覆盖的部位。

此次,美国弗吉尼亚理工大学研究人员李凌(音译)及其同事,分析了石鳖如何能在演化出自我保护机制的同时维持着一定的活动度。研究团队利用多项技术研究了不同石鳖物种的矿化鳞片的结构和功能,随后设计并3D打印了一款合成聚合物铠甲,进一步分析了这些鳞片结构和功能。

在实验中,研究团队还演示了这种3D打印的柔性铠甲可作为护膝,保护身体不被碎玻璃划伤。

研究人员表示,虽然他们目前开发的铠甲为塑料材质,但具有3D打印不同材料的潜力,意味着该研究提出的设计原理有望应用于其他功能性原型的设计。 (记者 张梦然)

总编辑圈点

古往今来,设计武器和防具的工匠,或许从动物中获得了不少灵感。甲虫好似坦克,蜻蜓好似直升机,鲨鱼好似鱼雷……现在又多了石鳖同款的柔性铠甲。它好像武侠小说里的软猬甲,既合身又刀枪不入。未来士兵,消防员,驾驶员都可以借它防身。大自然除了赐给我们资源,也赠送了巧妙的设计。

文章来源:科技日报
责任编辑:葛蕾

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