作者:孙自法 来源:中国新闻网 发布时间:2022/10/25 16:45:25
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百香果干褶皱蕴藏什么秘密?最新研究称或启发机器人设计

 

中新网北京10月25日电 (记者 孙自法)百香果干表面褶皱还能蕴藏秘密?施普林格·自然旗下专业学术期刊《自然-计算科学》最新发表中国科学家合作完成的一篇物理学论文称,百香果干表面的褶皱模式,或许能帮助启发机器人设计。

在本项合作研究中,论文作者发现百香果干表面一种此前未知的褶皱模式,其研究结果和在此基础上的理论预测,或能帮助人们理解物体大小和形状非线性自然变化背后的复杂物理学,启发自适应机器人的新设计。

该论文介绍,褶皱是最重要的物体表面自然变化模式之一,会在物体寿命周期中不断发生,而且程度各异。理论上,生长过程中的对称性自发破缺(如在胚胎、肿瘤和大脑中)和脱水(如在水果和皮肤中)是造成复杂褶皱的两大因素。对这类结构变化的准确预测和精准操控具有极其重要的技术意义,比如可以用于纳米器件的制造。

论文共同通讯作者、复旦大学徐凡教授和清华大学冯西桥教授及合作者,描述了百香果干表面一种未知类型的手性起皱模式。手性对称性是指物体不具有反射对称性,但可能有旋转对称轴。受到这种排列的启发,他们开发出一个力学模型用来推广出一个普适的标度律,从而揭示了巴基球模式(如六边形和五边形)和手性模式(如左旋或右旋)形成背后的结构-弹性机制。

论文作者还进一步演示了这种手性起皱过程能在实验室制作的硅核壳表面进行模拟,并利用这种手性模式极高的局部灵敏度,设计出一个能抓取小物件(如一个金刚石、螺丝或绿豆)的自适应机器人。

论文作者表示,他们的这项研究不仅解释并预测了百香果干表面的结构变化,同时也推动以自然界手性起皱模式为灵感的目标自适应抓取机器人的开发。(完)

 
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