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模仿贻贝的“肌肉”来锚定浮动式风力发电场

2025-08-06 11:14:31 612

莱斯特大学正在研究海蚌如何通过富含胶原蛋白的粘性线固定在湿滑和受浪击的岩石上,最终形成粘附垫,称为斑块。这一发现有助于解决如何最好地将海上风力发电场的漂浮基础锚定到海床上的人为挑战。

通过准确了解海蚌斑块如何适应不同表面进行抓握,研究人员旨在找到实际应用的新颖工程解决方案。这一自然现象的设计原则可能会启发新的安全连接不同的人造材料的方式,防止在受到压力和重量作用时它们拉开。

海蚌的多个线斑块系统可以帮助解决如何最好地将海上风力发电场的漂浮基础锚定到海床的人为挑战,但工程师们尚未找到可靠的方法将基础的电缆固定到地面上,以抵抗涡轮机的重量、粗犷海洋和强风的力量。

这个为期三年的项目还旨在模仿海蚌斑块的独特结构特征,为航空航天和交通制造业设计新的超轻但耐用的多孔材料提供了参考。

斑块的粘附结构包括外部致密的保护角质层和低密度、多孔的斑块核心,它们以合作方式工作。斑块核心展现了高度多孔的结构,由在不同长度尺度上的泡沫状孔道网和纤维束增强组成。

已有研究表明,斑块核心可以在承受张力和剪切力(导致层或部件在相反方向上滑动的力)时具有良好的承重能力和强度。相比之下,像泡沫或蜂窝结构等人造多孔材料在同等力下具有非常有限的承重能力和强度。

该团队还将使用大学的先进成像设备对海蚌斑块的粘附结构进行表征。他们还将使用3D打印技术或电子束光刻技术重新制造材料表面纹理图案,如二氧化硅玻璃、硅橡胶和PC等,直至微米级。研究人员将利用这些发现来调节材料的刚度和表面纹理图案,以了解这如何影响斑块的附着力。

还将使用3D打印技术制造受多种力作用形成的模仿海蚌斑块核心的测试样品,并受不同材料启发制造的材料接头。同时,将构建一个测试装置来分析斑块在连接到不同材料时对各种加载情况的响应方式。 也将采用牵引力显微镜(TFM)研究点击附着在表面上的海蚌斑块所施加的力。

关于莱斯特大学:莱斯特大学在欧洲排名第32,在英国排名第16。它是研究密集型大学联盟拉塞尔集团的创始成员之一。学习于莱斯特大学是一种改变人生的经历,我们自豪地解锁学生们的潜力。我们承袭创新精神,体现在我们的创始人杰西·布特爵士的愿景中,我们在中国和马来西亚建立校园的先锋之举,作为一个全球连接的教育、研究和工业合作网络的一部分。

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