軟體動物和蝦是兩種不太可能的海洋動物，它們在工程中起著非常重要的作用。兩只動物的尸體都說明了如何借用自然特征(如骨骼和貝殼的結(jié)構(gòu))來增強工程結(jié)構(gòu)和材料(如橋梁和飛機)的性能。這種被稱為仿生的現(xiàn)象正在幫助推進(jìn)結(jié)構(gòu)拓?fù)溲芯?，而模仿自然系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的微尺度特征。
在佐治亞理工學(xué)院和里約熱內(nèi)盧天主教大學(xué)(巴西)的研究人員最近發(fā)表的一篇論文中，概述了一種結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化的新方法，該方法將設(shè)計和制造結(jié)合起來以創(chuàng)建新穎的微結(jié)構(gòu)，潛在的應(yīng)用范圍廣泛。從用于顱骨重建的增強型面部植入物，到將材料運入太空進(jìn)行行星探索的改進(jìn)方法。
“通過傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化，我們使用算法來確定結(jié)構(gòu)的理想布局-一種最大化結(jié)構(gòu)效率且需要更少材料資源的布局，”博士學(xué)位論文的艾米麗·桑德斯(Emily Sanders)說。喬治亞理工學(xué)院土木與環(huán)境工程學(xué)院的學(xué)生，也是該論文的合著者。“我們的新研究通過引入結(jié)構(gòu)層次，微體系結(jié)構(gòu)和空間變化的機械特性使這一步驟更進(jìn)一步，從而實現(xiàn)了不同類型的功能，例如在墨魚和螳螂蝦中觀察到的功能。”
兩種動物的特性激發(fā)了設(shè)計分層，空間變化的微結(jié)構(gòu)的新框架，并要求研究人員在用于創(chuàng)建3D打印結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展。
佐治亞理工大學(xué)土木與環(huán)境工程學(xué)院教授兼教授雷蒙德·艾倫·瓊斯(Glaucio Paulino)說：“在我們最近的工作中，我們開發(fā)了包括新的算法和計算在內(nèi)的技術(shù)，這些算法和計算成為了分層微觀結(jié)構(gòu)的推動力。” -該論文的作者，以及最近入選國家工程院的人。“然后，我們可以將該信息輸入3D打印機并創(chuàng)建具有大量細(xì)節(jié)的結(jié)構(gòu)。在研究了具有極強適應(yīng)性的多孔，分層的墨魚骨之后，我們已經(jīng)能夠?qū)⑵鋺?yīng)用于新的結(jié)構(gòu)和材料，例如所示的結(jié)構(gòu)和材料。在我們的論文中。”
標(biāo)簽： 海洋動物
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