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受昆蟲啟發(fā)研制出超強水凝膠 提升無人機碰撞可靠性

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2025-12-05 10:36:10  環(huán)球網(wǎng)

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所與大連理工大學(xué)合作，受亞洲玉米螟頭殼結(jié)構(gòu)啟發(fā)，成功研制出一種超強耐沖擊水凝膠。這種材料能夠顯著提高無人機等設(shè)備在碰撞環(huán)境下的可靠性。

研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，亞洲玉米螟在取食過程中反復(fù)穿透玉米莖稈，頭部持續(xù)承受鉆蛀沖擊但依然保持完好。通過深入解析其頭殼內(nèi)層表皮的蛋白組成，研究人員發(fā)現(xiàn)這一特性源于頭殼內(nèi)表皮獨特的層狀結(jié)構(gòu)，能夠迅速分散局部受到的沖擊力。

模仿這一結(jié)構(gòu)特點，研究團(tuán)隊在實驗室中成功制備了具有類似仿生層狀結(jié)構(gòu)的水凝膠。檢測結(jié)果顯示，該仿生水凝膠的抗沖擊韌性比傳統(tǒng)的蛋白質(zhì)或幾丁質(zhì)水凝膠提高了超過千倍。

為驗證實際效果，研究團(tuán)隊將這種水凝膠安裝在農(nóng)業(yè)害蟲偵查無人機的防撞支架上，并在模擬果園環(huán)境的復(fù)雜通道中進(jìn)行測試。測試表明，配備了水凝膠的無人機在多次碰撞后僅出現(xiàn)短暫晃動，隨即恢復(fù)穩(wěn)定飛行，機體完好無損；而未安裝水凝膠的無人機在碰撞后失控墜毀，支架受損嚴(yán)重。

這項研究成果已發(fā)表在《先進(jìn)材料》期刊上。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，該研究為新一代仿生材料的設(shè)計與制造提供了新思路，在智能農(nóng)機、柔性機器人、可穿戴設(shè)備和精密傳感器防護(hù)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

(責(zé)任編輯：zx0176)
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