| 在尋找加強材料的方法時, 大自然通常會提供最佳答案. 從外媒獲悉, 普渡大學的研究人員從螳螂蝦獲得靈感, 他們使用3D列印技術開發受彩虹螳螂蝦啟發的新型超強材料. 在最近的研究中, 研究人員與加利福尼亞大學河濱分校合作, 進一步開發一類新型超韌材料.  究竟是什麼讓螳螂蝦脫穎而出? 它實際上可以擊敗甚至粉碎其裝甲獵物 (主要是軟體動物和其他螃蟹) , 它們的耐損傷性和優異的機械性能也是眾所周知的. 令人驚歎的海洋生物在拳頭後面擁有令人難以置信的力量, 並且可以像22口徑子彈一樣快速地衝鋒.  新的研究結果表明, 纖維是許多海洋甲殼動物殼和昆蟲外骨骼中發現的物質, 排列成類螺旋狀樓梯的螺旋結構. '這種機制以前從未被詳細研究過' Zavattieri 說. '我們發現, 隨著裂紋的發展, 裂紋擴展的驅動力逐漸減小, 促進了其他類似機制的形成, 從而防止材料突然崩潰. 我認為我們終於可以解釋為什麼材料如此強硬. '在實驗方面, 我們使用現有的材料來建立驗證這一理論的複合材料. ' 普渡大學博士生Nobphadon Suksangpanya;加州大學河濱分校的博士生Nicholas A. Yaraghi;加州大學河濱分校化學與環境工程與材料科學與工程教授David Kisailus; Zavattieri在 '生物醫學材料力學行為雜誌' 和 '國際固體與結構雜誌' 雜誌上發表了兩篇關於他們精彩作品的論文.  先前的研究發現, 該然的螺旋結構設計是為了承受重複的高速衝擊. 當裂紋形成時, 他們遵循扭曲模式, 而不是直接在結構上傳播, 導致失敗. 加州大學河濱分校的電子顯微鏡拍攝的新映像顯示, 不是單個裂紋繼續傳播, 而是形成許多較小的裂縫 - 消散撞擊時材料吸收的能量. 研究人員建立並測試了以這種3D列印複合材料, 利用相機和數字映像相關技術捕獲裂紋行為, 以研究材料的變形.  Zavattieri說: '我們正在建立複合材料以前沒有的新機制. 傳統上, 當我們生產複合材料時, 我們將纖維放在一起, 但並不是最佳的, 而大自然正在教會我們應該如何去做. ' 這些發現可以幫助開發更輕, 更堅固和更堅韌的材料, 用於包括航空航天, 汽車和體育在內的許多應用. |
