海膽骨架? 絢麗的圖案可以強化其結構
這些動物可以激發創造堅固而輕質的新材料的靈感
觀察海膽骨架? (如圖所示)使用掃描電子顯微鏡顯示它們遵循共同的幾何圖案。
V·佩里康內
海膽骨骼的部分強度可能歸功於常見的幾何設計。
普通海膽骨骼的組成部分(青色副甲魚)遵循類似的模式在蜂窩中發現和蜻蜓的翅膀,研究人員在八月報告英國皇家學會雜誌介面。 研究這種反覆出現的自然秩序可以激發創造堅固而輕質的新材料。
海膽骨骼顯示出「微觀尺度上令人難以置信的結構多樣性,從完全有序到完全混亂」。 海洋生物學家兼仿生顧問瓦倫蒂娜‧佩里康 (Valentina Perricone) 說。 這些結構可以幫助動物在面臨捕食者攻擊和環境壓力時保持其形狀。
同時使用掃描電子顯微鏡研究海膽骨骼結節? 刺附著的部位可以承受強大的機械力? 佩里康發現了「一個奇怪的規律」。 她和她的同事發現,結核似乎遵循一種稱為沃羅諾伊模式的常見自然秩序。
![](https://i0.wp.com/www.sciencenews.org/wp-content/uploads/2022/08/081822_rc_sea-urchin-skeleton_inline.jpg?resize=680%2C680&ssl=1)
使用數學,一個是透過將一個區域劃分為多邊形單元格的過程創建的,這些單元格圍繞著其中稱為種子的點構建(序號:2018 年 9 月 23 日)。 這些細胞遵循最近鄰規則:細胞內的每個點都比任何其他種子更接近該細胞的種子。 此外,分隔兩個細胞的邊界與其兩個種子的距離相等。
電腦產生的 Voronoi 模式與海膽骨骼中發現的模式有 82% 的匹配度。 研究團隊懷疑,這種排列可以產生堅固而輕質的骨骼結構。 該模式“可以解釋為進化解決方案嗎?” 這“優化了骨骼,” 坎帕尼亞大學的佩里康(Perricone)說? 在義大利阿韋爾薩。
海膽、蜻蜓和蜜蜂並不是沃羅諾伊建築的唯一受益者。 ? 我們正在開發一個受生物啟發、基於 Voronoi 的結構庫? 這可以作為輕質且耐用的解決方案嗎? 對於材料設計,佩里康說。 她希望這些能激發材料科學、航空航太、建築和建造領域的新發展。