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昆虫启发式风扇的设计提供了广泛的应用
时间:2020-07-19 07:10 作者:admin666 来源:
 

由于工程师和古生物学家通过多学科研究开发和测试了一种设计方法,一组昆虫至少在2.8亿年的时间里使用的一种高度复杂的折叠机制将被广泛应用。

根据今天发表在《美国国家科学院院刊》上的一篇文章,研究人员已经通过折纸启发的几何方法重新创建了在the翼中发现的复杂,高度紧凑的折叠机制,该机制在不同的工程领域都有潜在的应用。

当动物不在飞行中时,ear的后翅会在小的皮革状前爪下自动折叠,采用特殊的折叠方式,根据物种的不同,其表面积会减少十到十五倍或更多。这是在昆虫中发现的最紧凑的机翼折叠,可为飞行的昆虫提供无与伦比的地wig移动性。在保护翅膀的同时,腹部也完全灵活的情况下,假发可以在土壤和其他狭窄空间中蠕动,并可以使用其特有的后钳。

尽管the翼的工程设计潜力巨大,并且具有独特的性能,但尚未解决设计其复杂折叠样式的方法,从而阻碍了实际应用。、

首席作者Kazuya Saito博士解释说:“设计受ear启发的风扇的方法基于折纸模型中的扁平折叠性,这是一个数学定理,解释了折痕图案如何折叠成扁平图形。”来自九州大学设计学院,专门研究受生物启发的可展开结构。“我们的ear风扇可以使用经典的绘画技术进行设计,但是我们还开发并发布了可以根据应用要求使过程自动化的软件。”

对新设计方法的几何要求是通过折叠式wig假后翼的层析成像来告知的。

研究人员预测,他们受ear启发的风扇将看到多种用途,可将可变大小和材料的折叠结构制成高度紧凑的形状,从而可以有效地运输和部署。这些物品可能包括日常用品,例如风扇或雨伞,以及用于建筑,机械工程和航空航天工业的多种结构,例如无人机机翼,天线反射器或能量吸收板。

另一方面,这项研究为进化生物学提供了新的见识,因为新的设计方法还可以重现2.8亿年老ear亲属的翅膀折叠机制。

牛津大学博物馆昆虫古生物学家RicardoPérez-dela Fuente博士说:“现代ear的翅膀在大约2,000个活着的物种中几乎没有变化,由于它们的特殊功能,其形状和折叠模式在进化过程中保持非常稳定。”自然史的共同作者。“但是,一群长期灭绝的昆虫(即蛋白原蜘蛛)具有类似于ear的扇形翅膀,但是差异足以测试新设计方法的一致性。我们的工作表明,古生物学在实际应用中可能是令人感兴趣的”。

新方法定义了两个ear的扇状翅膀及其深部原生动物的亲戚保持功能的几何约束。这使研究人员能够在两组之间推测出灭绝的,假设的中间形式,从而阐明可能导致现代to发的复杂进化途径的可能进化途径。

这项研究代表了来自日本和英国的工程师和进化生物学家之间的跨学科研究。牛津大学自然历史博物馆和比较动物学博物馆(哈佛大学)的标本提供了构建和测试几何方法的数据,突出了自然历史收藏品所具有的价值,包括最先进的应用。

牛津大学工程科学系系主任钟佑教授说:“自然一直是灵感的源泉。”“受生物启发的技术不断提供一些最有效和可持续的方式来应对未来的许多挑战。”

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