受蠼螋翅翼啟發 科學家設計出具有非凡折疊能力的人工翼翅


受蠼螋翅翼啟發 科學家設計出具有非凡折疊能力的人工翼翅


受蠼螋翅翼啟發,科學家設計出具有非凡折疊能力的人工翼翅
()據EurekAlert!:受蠼螋翅翼的啟發,科學家們設計出了具有非凡折疊能力的人工翼翅 。鑒于傳統折紙的折疊技術受到剛度和折疊模式數的限制 , 由Jakob A. Faber和同事研發的技術克服了這些挑戰,這為新型的人造翅膀設計做好了準備 。
常規的折紙技術被用于將2-D結構折疊成不同形狀;盡管折紙方法近來已經通過提高皺褶的彎曲能力而得到改善,但折疊模式的設計空間依然沒有改變 。然而,蠼螋的翼翅卻表現出一種偏離于折紙中所見的折疊模式,因為其某些特質能使其在維持穩定的同時進行屬“禁忌范圍”的角運動 。這一能力依賴其翅膀上遍布的節肢彈性蛋白,后者是一種彈性生物多聚體,它能賦予卓越的旋轉或拉伸彈跳能力 。在翅翼“鎖定”到位前 , 節肢彈性蛋白能在沒有任何機械能輸入狀態下讓翅翼從折疊位彈出 。研究人員在此先對蠼螋的翼翅進行了分析,并用機械彈簧來模擬其設計,旨在了解必要的旋轉和折疊 。通過這些線索 , 他們研發了一種預先編程的用于4-D打印“翅翼”的折疊設計方案,這些翅翼在彈跳進入開啟位前最初是關閉的 。
分析顯示 , 這一從關閉狀態快速進入開啟狀態的瞬間僅需80毫秒,比常規的擴散驅動機制要快得多 , 它堪比捕蠅草誘捕其獵物時的速度 。