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来源: 南方日报网络版     时间: 2020-01-18 16:59:21

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  从石鳖身上获得灵感——3D打印出柔性护甲

  石鳖,是一种多板纲海洋软体动物,贴附力极强,吸附在岩石上似一块石板,但身体十分柔软、伸曲性大,在紧急时刻可卷成球状。最近,有科学家以石鳖独特的身体构造为灵感,依托3D打印技术制成一款“合成聚合物护甲”,旨在打造一种能兼具防御和柔韧灵活的全新型护甲。

  在护甲长期以来的发展史中,防护与柔韧灵活的完美融合一直是摆在设计者面前的难题。护具过硬会影响柔韧灵活性且过于笨重,相反则又直接限制了护甲的防护作用。那么,此款柔性护甲是怎样做到“鱼与熊掌兼得”的呢?

  这先得从石鳖的身体构造说起。原来,石鳖的主体部位被8块覆瓦状排列组成的坚硬壳板所保护着,而外表能够运动的“软肉”部位也被一圈含有大量矿化鳞片的外套膜紧紧包裹着。该鳞片质地坚硬,分布较为均匀且孔隙度极小,几乎是已知天然鳞甲中矿化程度最高的,而其能够高度弯曲的特性又可帮助石鳖变成球状的防御姿势。因此,在坐拥硬朗外表的同时,石鳖还能屈能伸。业内人士感慨:“石鳖独特的身体构造,真可谓是多功能护甲设计的绝佳模型!”

  “石鳖的局部平衡主要是通过鳞片大小的变化来控制的。因此,其身体的远端要保证柔韧灵活,以此来积极适应地表的粗糙性,鳞片的比例相对较少;身体的近端需要重点保护,因此会出现又大又厚的鳞片。”该研究团队采用纳米力学性能、三维几何等技术手段,深入系统地研究分析了不同种类的石鳖外套膜,进一步掌握了其结构功能。

  其实,古代中亚地区的斯基泰人早就知道了这一设计原理:在身体重要部位使用大块鳞片,以更好地保护身体;在盔甲弯曲部位(如膝部和肩部)使用小块鳞片,确保灵活。此次相关研究团队通过进一步了解石鳖天然“装甲系统”的几何和材料设计原理,从而丰富拓展了新一代护甲发展的设计空间。在多次试验调整后,最终以塑料为材质,用3D技术打印制出柔性护甲。

  避弹衣、训练服、护具……只有想不到,没有做不到。随着科学技术的发展,此柔性护甲或将成为未来护甲界耀眼的“明星”。

  王 宪 张 曦 李孝杰

【编辑:丁宝秀】


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