受竹子與海螺殼啟發(fā)，UTA研究人員開發(fā)新型仿生3D打印復合材料

導讀：仿生設計正成為材料科學領域創(chuàng)新的強大引擎。隨著多材料3D打印技術的不斷進步，研究人員能夠以前所未有的方式模擬自然界的結構，探索新一代兼具高韌性與耐損傷性能的復合材料。

2025年7月21日，南極熊獲悉，德克薩斯大學阿靈頓分校（UTA）工程學院機械與航空航天工程系的研究員Shiyao Lin即將啟動一項名為“基于混合仿生設計和多材料增材制造的新型耐損傷復合材料”的研究項目。

該項目由UTA研究與創(chuàng)新副總裁辦公室管理的研究增強計劃（REP）資助，旨在為研究人員提供種子資金，以便測試新想法并探索新方向，從而帶來未來的創(chuàng)新，并為聯(lián)邦機構和非營利基金會提供更具競爭力的外部資金提案。

Lin博士正在開發(fā)下一代耐損傷復合材料，設計靈感源自自然界的材料，如竹子和海螺殼。這些混合仿生結構將采用多材料3D打印技術制造，并進行強度和耐久性測試。

△UTA工程學院機械與航空航天工程系研究員

自然啟發(fā)的3D打印復合材料

這個研究項目旨在通過自然的視角探索材料科學，研究自然結構如何防止損傷和斷裂研究人員希望通過研究這些材料中裂紋形成和擴展的基礎物理原理，探索提高工程復合材料韌性的新方法。項目融合了多種鮮為人知的仿生結構，并將通過實驗室實驗和計算建模驗證3D打印符合材料的有效性。

這些設計有望催生出更堅固、更安全的材料，用于航空航天工程、汽車制造和個人防護裝備。同時，這項技術的潛在應用范圍非常廣泛，包括能夠更好地承受壓力的飛機部件、提升乘客安全性的汽車零部件，以及具有先進能量吸收功能的防彈衣。這些影響深遠的應用將具有廣泛的意義。

項目的第一步是創(chuàng)建一個受竹子和海螺殼啟發(fā)的混合設計。竹子的天然細胞結構有助于防止裂縫的形成，而海螺殼的層狀結構則可以有效防止斷裂。UTA團隊將使用多材料3D打印機構建這些混合結構，并進行機械測試以評估抗壓性能。

Shiyao Lin博士表示：“這項資助將培養(yǎng)研究生和本科生的分析和動手能力，并拓寬工程專業(yè)學生在動物學和生物學方面的知識視野?！痹擁椖坎粌H有望推動航空航天、汽車制造和個人防護裝備等領域的材料升級，也為工程學科學生提供了跨學科實踐與學習的寶貴機會。