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受蠼螋翅翼启发 科学家设计出具有非凡折叠能力的人工翼翅

受蠼螋翅翼启发 科学家设计出具有非凡折叠能力的人工翼翅

受蠼螋翅翼启发,科学家设计出具有非凡折叠能力的人工翼翅

(神秘的地球uux.cn报道)据EurekAlert!:受蠼螋翅翼的启发,科学家们设计出了具有非凡折叠能力的人工翼翅。鉴于传统折纸的折叠技术受到刚度和折叠模式数的限制,由Jakob A. Faber和同事研发的技术克服了这些挑战,这为新型的人造翅膀设计做好了准备。

常规的折纸技术被用于将2-D结构折叠成不同形状;尽管折纸方法近来已经通过提高皱褶的弯曲能力而得到改善,但折叠模式的设计空间依然没有改变。然而,蠼螋的翼翅却表现出一种偏离于折纸中所见的折叠模式,因为其某些特质能使其在维持稳定的同时进行属“禁忌范围”的角运动。这一能力依赖其翅膀上遍布的节肢弹性蛋白,后者是一种弹性生物多聚体,它能赋予卓越的旋转或拉伸弹跳能力。在翅翼“锁定”到位前,节肢弹性蛋白能在没有任何机械能输入状态下让翅翼从折叠位弹出。研究人员在此先对蠼螋的翼翅进行了分析,并用机械弹簧来模拟其设计,旨在了解必要的旋转和折叠。通过这些线索,他们研发了一种预先编程的用于4-D打印“翅翼”的折叠设计方案,这些翅翼在弹跳进入开启位前最初是关闭的。

分析显示,这一从关闭状态快速进入开启状态的瞬间仅需80毫秒,比常规的扩散驱动机制要快得多,它堪比捕蝇草诱捕其猎物时的速度。




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