哈佛大学研制3D打印人造仿生鲨鱼皮
美国哈佛大学的科学家正研究如何根据鲨鱼的皮的特性,用3D打印机制作新的、性能更好的人造鲨鱼皮泳衣。为了研究物体在微观层面上如何更好更快地在水里运动,哈佛大学的研究者们目前已经使用3D打印技术成功研制出了人造鲨鱼皮。
那么,他们是如何研制出人造鲨鱼皮的呢?以下是他们的研究过程。
从微观层面上看,鲨鱼的皮的表面上并不光滑——它的表面上布满了无数重叠的小齿状鳞屑。这种细齿扰乱了水在鲨鱼体表的流动轨迹,从而减少了水的阻力。 科学家和工程师们一直对这种能对在水里运动有积极影响的鲨鱼皮的研究颇为着迷,但以往他们在研究这种皮肤是如何影响水流的运行的时候常遇到麻烦。因为那时,他们不能直接改变鱼皮上的细齿以观察水流的变化。但现在,我们有了3D及其配套技术。
研究人员首先根据显微镜中的一个鲨鱼皮上的小齿状鳞屑,在电脑上用重建了一个3D的鳞屑。接着,他给整块鲨鱼的皮肤用3D技术精确地建了模。模型建好了,下一步是根据模型制作仿生鲨鱼皮。而制作则面临着一个问题,即要保证制作出的仿生鲨鱼皮就像真的鲨鱼皮一样拥有良好的韧性和实用性,那么如何精确地在一块柔软的材料上精确地嵌上这些小齿状鳞屑呢?这对研究人员来说是一个挑战。
关于这个问题,来自哈佛大学的乔治·劳德(George Lauder)在接受采访时说:“在考虑了多种解决方案后,我们决定采用3D打印技术。这当中需要我们突破的最大难关是如何用不同材料打印,以及如何通过3D打印技术在一层膜上将这些小齿状鳞屑一个一个重叠地镶嵌牢固。”一年之后,他们通过对不同材料的测试、改变鳞屑间的间隔等,韦弗(Weaver)终于找到了能保证仿生鲨鱼皮基本质量的办法。
“这将是人类第一次可以测量光滑表面和鲨鱼皮表面之间在游动时遇到的阻力方面的差别的时刻。”韦弗说道。
而劳德现在则热衷于研究这些小齿状鳞屑的排列在被改变时将如何影响仿生鲨鱼皮在水里的表现。但话说回来,正在看这篇文章的我们距离穿上仿生鲨鱼皮泳衣的时间还很长——“工业化生产仿生鲨鱼皮的难度极高,”劳德说。
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