3D 打印技术开发出以章鱼为灵感的吸盘?

3D 打印技术开发出以章鱼为灵感的吸盘?

首页休闲益智超级吸盘3D更新时间:2024-08-03

章鱼与头足类的其他成员一起,依靠可控粘合剂和嵌入式传感的组合来粘附和操纵水下物体。当今许多基于合成粘合剂的操纵系统往往是人工操作的,没有任何类型的集成传感,这可能导致相对较慢的粘附激活和释放。


研究团队现在已经开发出自己的受自然启发的神经系统,能够检测物体并在几毫秒内自动开启粘附。


科学家们在可穿戴手套中实施了支持 3D 打印的粘合皮肤,他们创造了一种新方法,可以在水下环境中可靠地操纵物体。

3D打印吸盘手套的粘附机制。


大自然母亲最了解


时至今日,对水下表面的有效和可逆粘附仍然是一项重大挑战。在干燥的环境中,我们可以依靠范德华力、静电力和氢键的附着力,但潮湿的表面会显着降低这些现象的功效。


尽管如此,进化还是以几种在最潮湿的环境(包括水下)中产生强大粘附力的方法为动物王国增光添彩。例如,贻贝可以分泌特殊的蛋白质来形成粘性斑块,使它们几乎可以粘在任何表面上。同样,青蛙可以通过脚趾垫排出液体以激活流体动力。


章鱼特别令人感兴趣,因为它们的吸盘能够非常迅速地产生水下附着力和吸力,同时完全可逆。它们也值得注意,因为吸盘附带的传感和控制系统包括用于检测流体流动、压力和表面接触的机械感受器。


这种组合为他们提供了有关诸如附着和接近等因素的全面信息——这些能力在现代合成夹具中很难获得。

使用机电组件模仿章鱼的神经系统。


模拟章鱼的神经系统


每个粘合剂吸盘都与一组微光检测和测距 (LIDAR) 光学接近传感器集成在一起。手套还配备了用于实时物体检测和吸盘控制的微控制器。该团队声称,这种机械和电子设备的组合准确地模仿了章鱼神经系统的内部运作。


在一系列水下试验中测试手套后,研究人员发现他们的设备能够实现超过 60kPa 的粘合应力。手套中的附着力也可以在不到 50 毫秒的时间内打开和关闭超过 450 次,证明了出色的可逆性,循环时间比真正的章鱼快。

手套与各种水下表面兼容。


该研究的更多细节可以在题为“章鱼启发的智能和快速切换水下粘附的粘性皮肤”的论文中找到。


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