受軟體動物啟發(fā)，研究人員開發(fā)出柔性3D打印盔甲

來源：未知大陸

弗吉尼亞理工學院和州立大學（VT）機械工程系副教授Ling Li領導的研究團隊開發(fā)了3D打印的柔性鱗片裝甲，其靈感來自于一群海洋軟體動物Chitons。這項研究刊登在《自然通訊》雜志上，旨在改善人造裝甲中使用的剛性結構，這些結構通常會損害靈活性和可操作性。因此，使用參數計算模型和多材料3D打印，可以創(chuàng)建靈活的，可縮放的陶瓷裝甲組件。

李教授解釋說：“大多數軟體動物都有一個單一的硬殼，例如鮑魚，或兩個貝殼，例如蛤�！� “但是Chiton有八個礦化的板塊覆蓋了生物的頂部并圍繞著它的底部，它有一個很小的魚鱗狀的腰帶，像魚鱗一樣組裝在一起，既提供了靈活性又提供了保護。”

3D打印的柔性裝甲受到碎玻璃上的Chiton軟體動物的啟發(fā)

3D打印腰帶比例裝甲
Chiton物種具有數百個細小的礦化鱗片，排列在圍繞它們重疊的殼板的軟帶上。根據研究人員的說法，這確保了運動的靈活性和對其下層軟體的保護，并且是多功能裝甲設計的出色模型。此外，研究小組指出，在這項研究之前，尚未對Chiton的腰圍秤進行深入研究。

李教授說：“我們以非常詳細的方式研究了這種[腰圍秤”。 “我們量化了它的內部微觀結構，化學成分，納米機械性能和三維幾何形狀。我們研究了多個Chiton物種之間尺度的幾何變化，并且還研究了尺度如何通過3D層析成像分析組裝在一起。”

結果，開發(fā)了復制單個比例尺幾何形狀的參數化3D建模方法。這用于在平面或彎曲的基板上組裝單個秤單元，然后可以進行增材制造。在此之前，VT的科學家開發(fā)了一種3D打印壓電材料的方法，該材料將機械能轉換為電流。

Chiton軟體動物長約1-2英寸，有八個大板，并由較小，較靈活的鱗片圍成一圈。軟體動物是3D打印盔甲背后的靈感

保護靈活性裝甲系統(tǒng)
3D打印裝甲的剛度來自于鱗片的排列，并通過計算模型進一步強調了這一點。這是為了揭示當外部載荷達到一個臨界值時，鱗片裝甲是如何變得互鎖和剛性的。當它與力接觸時，這些鱗片向內聚合，形成一個堅固的屏障。

還觀察到，當3D打印比例尺未受力時，它們可以彼此移動以根據形狀和位置提供不同數量的柔韌性。李教授補充說：“借助這些具有受控樣品幾何形狀和尺寸的物理原型，該團隊在受控的加載條件下對它們進行了直接的機械測試�！�

經過這些測試，研究人員得出結論，生物裝甲系統(tǒng)的雙重保護-柔韌性性能將適用于生產3D打印保護裝備，例如護膝。