为什么鲨鱼可以游得那么快？3D打印鲨鱼皮将为你揭秘

南极熊3D打印网报道

    哈佛大学的科学家已经利用3D扫描和3D打印技术制造出3D打印鲨鱼皮，他们发现这种特别的结构可以为鲨鱼增加6.6%的游泳速度。
    只有当你离鲨鱼足够近的时候，你才能看见外形光滑的皮肤其实穿插着数百万微观重叠想牙齿一样的鳞片，称为“小齿（denticles）”。这些小齿破坏水在动物表面上的顺畅流动，大大减少阻力。
    但科学家们并不知道这具体是如何实现的。“你不能对真正的鲨鱼皮进行修改。”哈佛大学的George Lauder解释。因此George Lauder和他的同事Li Wen和James Weaver决定尝试制造出人造鲨鱼皮。
    在当地鱼市场找到一条尖吻鲭鲨后，Lauder对尖吻鲭鲨的表面进行了高分辨率的扫描。接着，他和Li Wen放大了一个小齿以建立出这个结构的精细模型，仅有0.15毫米长，然后再用上千个小齿建立鲨鱼皮的3D模型。

    下一步是制造出皮肤。“再考虑不同的方法之后，我们认为可以将坚硬的小齿镶嵌到柔性衬底上的唯一方法就是使用3D打印机。”Lauder回忆，但说起来容易做起来难。
    “我们已经想出怎样用各种各样的材料来打印...这些小齿是镶嵌到表皮上，并互相重叠的，对于3D打印这是一个关键性的挑战。”Lauder进行回忆。
    但是，在一年的过程进行了不同材料测试、打印拟定、扩大小齿、以及小齿的间距，Weaver终于成功地制造出有效的样品了。因为3D打印机的限制，这些人工小齿大约是真实版本的十倍。
    “看到这些嵌入了小齿的弯曲表皮的扫描电镜照片（SEM），对于我们来说真是一个伟大的时刻。”Lauder笑着说，他承认研究报告
上的SEM图片是他这几年来最喜欢的研究图片之一了。

    但是这些人造鲨鱼皮的功能实际上是怎样呢？
    团队将这些3D打印的人造鲨鱼皮装上了灵活的衬托上，使其可以在流动的水中固定站立或是像小鱼一样游动，然后他们就可以在水箱中进行研究了。
    他们感到印象深刻，看到装上了鲨鱼皮的衬托减少了最小流动速度8.7%的阻力，尽管在最高流动速度的时候，鲨鱼皮比起光滑的表皮产生了15%更多的阻力。但当他们开始使衬托像小鱼一样游动的时候，鲨鱼皮提升了6.6%的游泳速度，而且使用的能量减少了5.9%。
    “这是第一次有人进行对鲨鱼皮的能量消耗，以及相对于光滑表面游泳时减少的能量消耗。”
    据南极熊3D打印了解，他们接下来就将测试改变小齿的排布会对表现造成怎样的影响了。但是，Lauder并不认为我们能在不久之后就能穿用人造鲨鱼皮制作的泳衣：“制造出来的困难非常巨大。”。
    这种鲨鱼皮对Oliver Crimmen留下了深刻的影响，他是自然历史博物馆的一名鱼类专家，曾经为Speedo（著名泳衣品牌）提供设计建议。
    “我过去常常想，究竟怎样才能精确地模仿这种复杂的结构呢？”Oliver Crimmen在BBC的访问中说，“就是3D打印 -- 这是多么让人惊奇的一种应用啊。”

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