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龙虾不只可以成为美味佳肴!3D打印“龙虾盔甲”还可预防慢性创伤脑部病变

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-08-30 16:21:45   浏览次数:3428  
核心提示:看到龙虾,你会想什么?或许会异口同声的想做成美味佳肴的吧!不过,来自南加利福尼亚大学工程学院的工程师可不是这样。他们从龙虾的身上找到了灵感,想用3D打印制造盔甲以保护人在运动时免受伤害,此外,这种像龙虾一样的盔甲还可以预防慢性创伤脑部病变。
 看到龙虾,你会想什么?或许会异口同声的想做成美味佳肴的吧!不过,来自南加利福尼亚大学工程学院的工程师可不是这样。他们从龙虾的身上找到了灵感,想用3D打印制造盔甲以保护人在运动时免受伤害,此外,这种像龙虾一样的盔甲还可以预防慢性创伤脑部病变。


人类还在琢磨怎么打开龙虾这种甲壳纲动物壳的时候,他们在海里就已经能高姿态地活着了。据了解,龙虾和皮皮虾这种甲壳结构纤维是呈不间断螺旋状排列的,这种排列的优势在于,它们身上产生的小裂缝很难变成大裂缝,因此要从外面敲碎龙虾是很不容易的。

而这居然是南加州大学博士后学者杨洋在吃晚餐的时候发现的。“我以为一定是龙虾身上的某种特殊结构才使它有这么强大的抵抗力。”然而,杨博士并没有依经验行事,而是决定仔细观察它,看看能不能把龙虾的这一特性渗透到他的学校研究中。

结果发现,龙虾壳居然是保护身体的绝佳模型。据杨博士和他的同事表示,基于龙虾壳复杂纤维排列的3D打印盔甲,能够在一定程度上避免在运动中受伤,比如慢性创伤脑部病变(CTE)。这种病变通常是在像足球、拳击这样的运动中头部遭到反复的打击而造成的。

不管是立足当下还是放眼未来,慢性创伤脑部病变都需予以高度重视。没人希望自己的头挨打,可是如果一直挨打,那么就有可能演变为帕金森综合症、记忆丢失或者罹患其他重大疾病。无论对于美式足球和其他运动,该讨论还是很有必要的,虽然数年来并没有太大的进展。


按南加州大学研究人员的要求制造的3D打印盔甲雏形比一台3D打印机还要大。这种3D打印盔甲是通过电力与3D打印工艺相结合以改变材料结构,以一种与龙虾壳相似的方式改变材料表面的排列方式并在一定条件下能够物理复原。

据介绍,这套供电的3D打印盔甲由塑料和碳纳米管制成。“碳纳米管是一种微米级纤维,因此基本上用手拉是拉不动的,里面有很多比塑料还强韧千倍的纤维。”陈博士表示,“要是把纳米纤维加入塑料,总的来说耐受力能提高四倍。要是添加纳米纤维的同时用1000瓦特的电力对同样的纤维进行排列,那么耐受力就能提高八倍。”

目前该计划的任务是把这项从龙虾里找到灵感的发明融入更为有效的装备中去,这样可以有效避免在运动中受伤。这样的升级不仅能制造更大的设备,也能与诸如水凝胶这样的生物兼容材料配合实验,创造更多科技成果。

研究人员认为,这一设计可最终为运动员实现全身的3D扫描,这就需要3D打印技术来定制防护齿轮。

除了盔甲,新型3D打印还将应用于其他设备中去:“电力辅助的3D打印能够借助任意纳米纤维的排列方向,从而随机制造出3D效果的几何图形。”陈博士表示,除了能为结构加固的特性外,3D打印在航天、医药和生物组织工程领域创造无限可能。

下次费半天劲要是还撬不开美味的龙虾壳,你可别泄气,想想它那坚硬无比的外壳吧,说不定有一天它会保护你的体育英雄,相信这一天不会远了。

 
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