受昆虫启发研制出超强水凝胶 提升无人机碰撞可靠性
中国农业科学院深圳农业基因组研究所与大连理工大学合作,受亚洲玉米螟头壳结构启发,成功研制出一种超强耐冲击水凝胶 。这种材料能够显著提高无人机等设备在碰撞环境下的可靠性 。
研究团队发现,亚洲玉米螟在取食过程中反复穿透玉米茎秆 , 头部持续承受钻蛀冲击但依然保持完好 。通过深入解析其头壳内层表皮的蛋白组成,研究人员发现这一特性源于头壳内表皮独特的层状结构 , 能够迅速分散局部受到的冲击力 。
模仿这一结构特点 , 研究团队在实验室中成功制备了具有类似仿生层状结构的水凝胶 。检测结果显示 , 该仿生水凝胶的抗冲击韧性比传统的蛋白质或几丁质水凝胶提高了超过千倍 。
为验证实际效果,研究团队将这种水凝胶安装在农业害虫侦查无人机的防撞支架上,并在模拟果园环境的复杂通道中进行测试 。测试表明,配备了水凝胶的无人机在多次碰撞后仅出现短暂晃动,随即恢复稳定飞行,机体完好无损;而未安装水凝胶的无人机在碰撞后失控坠毁,支架受损严重 。
这项研究成果已发表在《先进材料》期刊上 。业内人士认为,该研究为新一代仿生材料的设计与制造提供了新思路 , 在智能农机、柔性机器人、可穿戴设备和精密传感器防护等领域具有广阔的应用前景 。
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