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2024-07-03 | 科技島

海星啟發新型材料結構 機器人產業有望受惠



海星啟發新型材料結構 機器人產業有望受惠


德國生物結構研究團隊受到海星錯綜複雜骨骼體系的啟發,利用先進電腦斷層掃描、計算建模與圖片分析,解析了海星的組織架構,並仿照出一種具4D功能、靈活且穩定的變形結構,可以支援機器人、航空和醫療設備。


編譯/曲姵蓉




德國生物結構研究團隊受到海星錯綜複雜骨骼體系的啟發,利用先進電腦斷層掃描、計算建模與圖片分析,解析了海星的組織架構,並仿照出一種具4D功能、靈活且穩定的變形結構,可以支援機器人、航空和醫療設備。





海星啟發新型材料結構 機器人產業有望受惠
受海星啟發的變形結構,讓機器人產業有望受惠,1 為罐子,2 為鉛筆。(圖/截取自Interesting Engineering)



根據報導,德國布萊梅應用科學大學生物結構和仿生學工作組研究發現,海星骨骼中的複雜3D結構和聽小骨體系非常穩定,能透過膠原纖維連接成內骨骼,這種堅固但簡單的結構讓海星能以最少能量消耗維持各種身體姿勢。他們3D列印了熱塑膠網,利用矽橡膠夾克或真皮等材質模仿海星的聽小骨和膠原組織,新型材料結構具有自鎖、連續彎曲、自我修復和形狀記憶功能。




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形狀多變且能自我修復




研究團隊受到海星啟發將其結構設計成平滑且能彎曲的形狀,同時也重現了海星的自癒能力,當材料加熱到熱塑性塑膠熔點以上時,材料會流動並熔融,有效修復受損結構。




「節能變形」關鍵一步




專家認為海星的骨骼組織極其複雜,是一個很穩定的體系,因此他們利用先進技術解析其中的秘密,首次展示海星骨骼中的複雜3D結構和聽小骨體系,實現「節能變形」的重要一步。




汽車航空醫療等受惠




專家也強調,此款新型結構能運用於汽車座椅,根據人的身體調整形狀,也能用於手術工具材料,以微創形式侵入人體,減少手術傷口癒合時間,並在手術部位快速擴展和重塑。就連機器人和太空站結構都能受益,打造柔軟多變但又穩定的機械手臂。




資料來源:Interesting Engineering



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