受软体动物启发，研究人员开发出柔性3D打印盔甲

来源：未知大陆

弗吉尼亚理工学院和州立大学（VT）机械工程系副教授Ling Li领导的研究团队开发了3D打印的柔性鳞片装甲，其灵感来自于一群海洋软体动物Chitons。这项研究刊登在《自然通讯》杂志上，旨在改善人造装甲中使用的刚性结构，这些结构通常会损害灵活性和可操作性。因此，使用参数计算模型和多材料3D打印，可以创建灵活的，可缩放的陶瓷装甲组件。

李教授解释说：“大多数软体动物都有一个单一的硬壳，例如鲍鱼，或两个贝壳，例如蛤。” “但是Chiton有八个矿化的板块覆盖了生物的顶部并围绕着它的底部，它有一个很小的鱼鳞状的腰带，像鱼鳞一样组装在一起，既提供了灵活性又提供了保护。”

3D打印的柔性装甲受到碎玻璃上的Chiton软体动物的启发

3D打印腰带比例装甲
Chiton物种具有数百个细小的矿化鳞片，排列在围绕它们重叠的壳板的软带上。根据研究人员的说法，这确保了运动的灵活性和对其下层软体的保护，并且是多功能装甲设计的出色模型。此外，研究小组指出，在这项研究之前，尚未对Chiton的腰围秤进行深入研究。

李教授说：“我们以非常详细的方式研究了这种[腰围秤”。 “我们量化了它的内部微观结构，化学成分，纳米机械性能和三维几何形状。我们研究了多个Chiton物种之间尺度的几何变化，并且还研究了尺度如何通过3D层析成像分析组装在一起。”

结果，开发了复制单个比例尺几何形状的参数化3D建模方法。这用于在平面或弯曲的基板上组装单个秤单元，然后可以进行增材制造。在此之前，VT的科学家开发了一种3D打印压电材料的方法，该材料将机械能转换为电流。

Chiton软体动物长约1-2英寸，有八个大板，并由较小，较灵活的鳞片围成一圈。软体动物是3D打印盔甲背后的灵感

保护灵活性装甲系统
3D打印装甲的刚度来自于鳞片的排列，并通过计算模型进一步强调了这一点。这是为了揭示当外部载荷达到一个临界值时，鳞片装甲是如何变得互锁和刚性的。当它与力接触时，这些鳞片向内聚合，形成一个坚固的屏障。

还观察到，当3D打印比例尺未受力时，它们可以彼此移动以根据形状和位置提供不同数量的柔韧性。李教授补充说：“借助这些具有受控样品几何形状和尺寸的物理原型，该团队在受控的加载条件下对它们进行了直接的机械测试。”

经过这些测试，研究人员得出结论，生物装甲系统的双重保护-柔韧性性能将适用于生产3D打印保护装备，例如护膝。