普林斯顿大学的研究人员利用聪明的物理技巧来培育人造头发

日益增长的弹性毛

普林斯顿大学的研究人员发现,他们可以在圆盘上旋转液体弹性聚合物,形成复杂的毛发形状,这是创造仿生表面所必需的。图片由p - t提供。布朗

普林斯顿的事情变得一团糟。

研究人员发现,他们可以在圆盘外面涂上一层液体弹性物质,并将其旋转形成有用的复杂图案。当旋转得恰到好处时,材料在凝固过程中会产生细小的纺锤体。纺锤体随着圆盘加速生长,形成类似毛发的柔软固体。

这种新方法受到生物设计的启发,并以数学精度加以合理化,可用于塑料、眼镜、金属和智能材料的工业规模生产。

研究人员于2021年2月22日出版了他们的调查结果美国国家科学院院刊


普林斯顿研究人员发现他们可以在盘外面涂上液体弹性,并旋转它以形成有用的复杂图案。当旋转得恰到好处时,材料在凝固过程中会产生细小的纺锤体。纺锤体随着圆盘加速生长,形成类似毛发的柔软固体。通过生物设计的启发和用数学精度合理化,新方法可用于生产塑料,眼镜,金属和智能材料的工业规模。信贷:普林斯顿工程学院和应用科学

他们的技术利用了相当简单的物理原理,但将一套旧的工程问题转化为新的制造解决方案。这种方法比传统模具更简单、更便宜、更复杂,是向增材制造的重大转变的一部分。

它还有望在开发机器人传感能力和模仿生物模式的表面上发挥关键作用——蜘蛛腿上的毛发或荷叶上的毛发——看似简单的结构提供了基本的生命功能。

“这种模式在自然界中无处不在,”普林斯顿大学化学和生物工程助理教授、该研究的首席研究员皮埃尔-托马斯·布伦(Pierre-Thomas Brun)说。“我们的方法利用了这些结构自然形成的方式。”

2021年2月22日美国国家科学院院刊

该论文的作者还包括普林斯顿大学的博士后研究员艾蒂安·Jambon-Puillet,以及曾在普林斯顿大学工作的马修·罗耶Piéchaud。这项工作得到了美国国家科学基金会(DMR-1420541)和普林斯顿复杂材料中心的部分资助。

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