科學(xué)家受蠼螋可折疊翅膀啟發(fā)研究可折疊3D打印結(jié)構(gòu)

作為一個(gè)害怕蠼螋的人，知道它們的飛行很有點(diǎn)創(chuàng)意。近日，來(lái)自瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院和印第安納州普渡大學(xué)的研究人員一直從蠼螋的翅膀中汲取靈感，并使用3D打印來(lái)更多地了解它可折疊翅膀的設(shè)計(jì)原理。

（圖片：Jakob Faber /蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院）

你會(huì)發(fā)現(xiàn)，蠼螋不僅顯然有能力飛翔，而且它們的機(jī)翼設(shè)計(jì)非常復(fù)雜，這是因?yàn)槔ハx的翅膀在不使用時(shí)可以緊緊地折疊到身體上，因此它可以鉆入土壤而不會(huì)損壞它們。當(dāng)它最終需要飛行時(shí)，機(jī)翼會(huì)以單一關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)展開，然后可以在沒(méi)有任何肌肉力量驅(qū)動(dòng)的情況下收回。據(jù)報(bào)道，這些翅膀本身將蠼螋的表面積增加了10倍（據(jù)說(shuō)這是動(dòng)物界最高的“折疊比率”），并且在飛行時(shí)不需要任何肌肉活動(dòng)來(lái)穩(wěn)定它，這對(duì)研究人員非常有吸引力。 在研究蠼螋的飛行機(jī)制時(shí)，該團(tuán)隊(duì)使用3D打印技術(shù)制作了大量簡(jiǎn)化的仿生機(jī)翼模型，這些模型集成了彈性褶皺以實(shí)現(xiàn)與真實(shí)蠼螋相似的折疊技術(shù)。

（圖片：PeterRüegg/蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院）

各種3D打印的機(jī)翼啟發(fā)模型由硬質(zhì)塑料板組成，它們由彈性褶皺（由“特殊彈性生物聚合物”）制成的使褶皺相互連接。通過(guò)改變連接的布置和厚度，研究人員能夠創(chuàng)建不同的彈簧類型，甚至可以在同一個(gè)關(guān)節(jié)中同時(shí)包含旋轉(zhuǎn)和伸展功能。研究人員也一直試圖重現(xiàn)蠼螋翼在折疊狀態(tài)和伸展?fàn)顟B(tài)下穩(wěn)定的能力，這是使用中央中翼關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)的壯舉。首席研究員Jakob Faber表示：“這一點(diǎn)將機(jī)翼鎖定在其打開和關(guān)閉狀態(tài)。據(jù)報(bào)道，3D打印的機(jī)翼與蠼螋機(jī)翼一樣，在展開時(shí)可以保持穩(wěn)定，并且可以通過(guò)簡(jiǎn)單的觸摸將其折疊回自身。雖然3D打印的原型并不像蠼螋的天然翅膀那么復(fù)雜，但科學(xué)家們正在研究其折疊翅膀的生理機(jī)制。

研究人員認(rèn)為，折疊技術(shù)可用于各種應(yīng)用，包括可折疊電子設(shè)備，地圖和帳篷。正如Faber所解釋的那樣：“一旦你展開了這些東西，往往不可能將它們折疊回原來(lái)的形狀。另一方面，如果他們只是自動(dòng)折疊，這將節(jié)省很多麻煩�！叭欢�，讓我們非常興奮的應(yīng)用是太空旅行。科學(xué)家們認(rèn)為，自折疊和自鎖折紙結(jié)構(gòu)可用于在衛(wèi)星或太空探測(cè)器上生產(chǎn)可收縮的太陽(yáng)帆。在太空探索的情況下，具有在沒(méi)有任何執(zhí)行器或穩(wěn)定器的情況下在太空中擴(kuò)展的能力可以幫助減少發(fā)射任務(wù)中的空間和重量。這項(xiàng)研究最近發(fā)表在科學(xué)雜志上。

來(lái)源：正好3D打印

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