技術(shù)文章
Technical articles自然界包羅萬(wàn)象,給予了人類(lèi)無(wú)限的啟發(fā)。在物競天擇,適者生存的自然規律下,孕育出種類(lèi)繁多的生物體,在萬(wàn)物漫長(cháng)生長(cháng)過(guò)程中,人們善于研究生物體的結構與功能,根據生物習性、生長(cháng)規律、結構特征、防御策略等發(fā)明創(chuàng )造出兼具復雜結構且精巧實(shí)用的技術(shù),仿生學(xué)(Bionics)應運而生。
仿生學(xué)是一門(mén)古老的學(xué)科,是指人們通過(guò)分析生物體的結構與功能工作原理,模仿生物體的結構、功能、行為或機制,設計出新的設備、工具和科技,以此達到特定目標并解決特定問(wèn)題,它們被廣泛用于醫療、航天航空、建筑、環(huán)境、材料等領(lǐng)域,卓有成效地解決了人類(lèi)在生產(chǎn)、科研、生活等遇到的難題。
01 師法自然,PµSL技術(shù)與仿生學(xué)
發(fā)展至今,仿生學(xué)逐漸進(jìn)步到更精密的行業(yè)應用,我們可以看到利用蜜蜂飛行方式發(fā)明出的蜜蜂機器人,可任意穿梭于狹窄空間,協(xié)助人類(lèi)執行災區等危險環(huán)境檢測;利用荷葉的超級疏水性設計出的自清潔表面材料,可有效解決能源消耗難題。另外,還有用于醫療行業(yè)的人工耳蝸、仿生眼、可穿戴的仿生軟體機器人等。仿生學(xué)在生物醫療、超材料、微機械、微流控、新能源、新材料、安全防控等應用方向,不斷開(kāi)創(chuàng )了更具前瞻性和科技力的發(fā)展領(lǐng)域。
摩方精密在仿生學(xué)應用有著(zhù)豐富的科研經(jīng)驗,在研究生物體結構與特性之間的相關(guān)性中,設計制備出具有該特性的結構和材料,通過(guò)面投影微立體光刻(PµSL)技術(shù),可完成復雜三維微結構的快速成型制作,摩方精密制備出的仿生結構被應用于超材料、微流控器件、生物醫療、微機械、微納光學(xué)器件、新能源等眾多領(lǐng)域。
02 客戶(hù)案例,PµSL技術(shù)助力科研新突破
在仿生學(xué)領(lǐng)域,摩方精密已與眾多科研機構合作完成了多項科研成果。
①香港城市大學(xué)王鉆開(kāi)團隊
香港城市大學(xué)王鉆開(kāi)教授及其合作者借鑒南洋杉葉片多重懸臂結構特征,利用摩方精密nanoArch® S140設備制備了仿南洋杉3D毛細鋸齒結構表面,通過(guò)建立3D固/液界面交互作用,實(shí)現流體運動(dòng)方向的自主選擇。其研究成果以“3D capillary ratchet-induced liquid directional steering”為題發(fā)表在國際期刊Science上。
論文鏈接https://www.science。。org/doi/10.1126/science.abg7552
②中國科學(xué)院吳晅團隊
中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院吳晅課題組受爬巖魚(yú)吸附現象的啟發(fā),研制了一款邊緣具有分層微結構的仿生吸附器件,通過(guò)摩方精密nanoArch® S140打印系統和膠體球刻蝕技術(shù)制造了具有不同仿生特征的仿生吸盤(pán),順利驗證了微結構形狀和規模、表面粗糙度和邊緣材料對仿生吸盤(pán)粘附力的影響。
論文鏈接:https://doi.org/10.3390/biomimetics7040202
③香港城市大學(xué)陸洋團隊
香港城市大學(xué)陸洋教授課題組研究海螺殼交錯層狀微納結構,觀(guān)測其內部的軟-硬界面可在保證有效能量吸收的同時(shí)合理調控生成裂紋的走向,受此啟發(fā)提出了一種的機械超材料結構設計長(cháng)程周期性概念。利用摩方精密nanoArch® P130, S140超高精度3D打印系統,協(xié)助團隊實(shí)現了仿生機械超材料單元在微米尺度的高分辨制備。
論文鏈接:https://doi.org/10.1021/acsami.2c12297
④西南科大李國強/海河實(shí)驗室曹墨源
西南科技大學(xué)微納仿生系統與智能化研究團隊李國強教授與海河實(shí)驗室曹墨源研究員合作,受魚(yú)刺微油滴操控功能、水稻葉表面各向異性液滴滑動(dòng)現象啟發(fā),利用摩方精密nanoArch® S140、P150技術(shù)制備了一種多仿生槽錐刺結構(BGCS),可實(shí)現水下油滴的逆重力高效運輸與收集。
論文鏈接:https://doi.org/10.1002/adfm.202201035
⑤湖南大學(xué)王兆龍團隊
湖南大學(xué)王兆龍課題組觀(guān)察到自然界的樹(shù)木依靠其的根莖系統,可以從很深的土壤里吸取水分,利用毛細力向上運輸到葉片中進(jìn)行光合作用?;诜律?yáng)能蒸發(fā)器優(yōu)秀的蒸發(fā)性能與液體輸運能力,研究人員將其應用在污水降解及海水淡化等方面。在摩方精密nanoArch® P140設備支持下,成功制備了仿生微通道及水凝膠蒸發(fā)器樣品,從而協(xié)助團隊實(shí)現富含碳納米顆粒的多孔水凝膠網(wǎng)絡(luò )結構及仿生微通道的復合蒸發(fā)器結構。
論文鏈接:https://doi.org/10.1002/solr.202101063
創(chuàng )新不限,探索不止,自然界給了人類(lèi)無(wú)限的想象力空間,讓我們串聯(lián)起生物與科技的橋梁。和諧共生,科技向善,人們要做的不是征服自然,而是利用大自然賦予的神秘力量,攫取更多靈感解決現實(shí)世界中的各種問(wèn)題,推動(dòng)人類(lèi)走向更高的文明。
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