從石鱉身上獲得靈感——3D打印出柔性護(hù)甲

來源：中國新聞網(wǎng)

石鱉，是一種多板綱海洋軟體動(dòng)物，貼附力極強(qiáng)，吸附在巖石上似一塊石板，但身體十分柔軟、伸曲性大，在緊急時(shí)刻可卷成球狀。最近，有科學(xué)家以石鱉獨(dú)特的身體構(gòu)造為靈感，依托3D打印技術(shù)制成一款“合成聚合物護(hù)甲”，旨在打造一種能兼具防御和柔韌靈活的全新型護(hù)甲。

在護(hù)甲長期以來的發(fā)展史中，防護(hù)與柔韌靈活的完美融合一直是擺在設(shè)計(jì)者面前的難題。護(hù)具過硬會影響柔韌靈活性且過于笨重，相反則又直接限制了護(hù)甲的防護(hù)作用。那么，此款柔性護(hù)甲是怎樣做到“魚與熊掌兼得”的呢？

這先得從石鱉的身體構(gòu)造說起。原來，石鱉的主體部位被8塊覆瓦狀排列組成的堅(jiān)硬殼板所保護(hù)著，而外表能夠運(yùn)動(dòng)的“軟肉”部位也被一圈含有大量礦化鱗片的外套膜緊緊包裹著。該鱗片質(zhì)地堅(jiān)硬，分布較為均勻且孔隙度極小，幾乎是已知天然鱗甲中礦化程度最高的，而其能夠高度彎曲的特性又可幫助石鱉變成球狀的防御姿勢。因此，在坐擁硬朗外表的同時(shí)，石鱉還能屈能伸。業(yè)內(nèi)人士感慨：“石鱉獨(dú)特的身體構(gòu)造，真可謂是多功能護(hù)甲設(shè)計(jì)的絕佳模型！”


“石鱉的局部平衡主要是通過鱗片大小的變化來控制的。因此，其身體的遠(yuǎn)端要保證柔韌靈活，以此來積極適應(yīng)地表的粗糙性，鱗片的比例相對較少；身體的近端需要重點(diǎn)保護(hù)，因此會出現(xiàn)又大又厚的鱗片。”該研究團(tuán)隊(duì)采用納米力學(xué)性能、三維幾何等技術(shù)手段，深入系統(tǒng)地研究分析了不同種類的石鱉外套膜，進(jìn)一步掌握了其結(jié)構(gòu)功能。

其實(shí)，古代中亞地區(qū)的斯基泰人早就知道了這一設(shè)計(jì)原理：在身體重要部位使用大塊鱗片，以更好地保護(hù)身體；在盔甲彎曲部位(如膝部和肩部)使用小塊鱗片，確保靈活。此次相關(guān)研究團(tuán)隊(duì)通過進(jìn)一步了解石鱉天然“裝甲系統(tǒng)”的幾何和材料設(shè)計(jì)原理，從而豐富拓展了新一代護(hù)甲發(fā)展的設(shè)計(jì)空間。在多次試驗(yàn)調(diào)整后，最終以塑料為材質(zhì)，用3D技術(shù)打印制出柔性護(hù)甲。

避彈衣、訓(xùn)練服、護(hù)具……只有想不到，沒有做不到。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，此柔性護(hù)甲或?qū)⒊蔀槲磥碜o(hù)甲界耀眼的“明星”。