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受螳螂蝦武器的啟發，科學家開發更堅固的3D打印結構

時間：2018-07-01 22:36 來源：南極熊—3ders.org 作者：中國3D打印網閱讀：次

在尋找加強材料的方法時，大自然通常會提供最佳答案。近日，普渡大學的研究人員從螳螂蝦獲得靈感，他們使用3D打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。

究竟是什么讓螳螂蝦脫穎而出？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。令人驚嘆的海洋生物在拳頭后面擁有令人難以置信的力量，并且可以像22口徑子彈一樣快速地沖鋒。

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。我認為我們終于可以解釋為什么材料如此強硬。“在實驗方面，我們使用現有的材料來創建驗證這一理論的復合材料。”
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志”和“國際固體與結構雜志”雜志上發表了兩篇關于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復的高速沖擊。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圖像顯示，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。研究人員創建并測試了以這種3D打印復合材料，利用相機和數字圖像相關技術捕獲裂紋行為，以研究材料的變形。

Zavattieri說：“我們正在建立復合材料以前沒有的新機制。傳統上，當我們生產復合材料時，我們將纖維放在一起，但并不是最佳的，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，用于包括航空航天，汽車和體育在內的許多應用。
編譯自：3ders

(責任編輯：admin)

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