仿生学
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仿珍珠母新材料可“隐身”能防护
科技日报· 2025-06-12 09:00
仿珍珠母新材料研发 - 中国科学技术大学俞书宏团队研发出结构功能一体化设计的仿珍珠母复合材料,具备颜色可调性、透波性能、轻量化、高强度、高韧性及抗冲击性能 [1] - 该材料通过双氧化物界面设计策略制备,采用自蒸发组装与高温烧结方式,构建氧化铝微米片间的矿物桥结构以提升机械强度和韧性 [2] - 复合材料断裂韧性达商用氧化铝陶瓷的3倍以上,冲击能量吸收能力为商用氧化铝陶瓷的4倍以上 [2] 材料性能与设计创新 - 材料通过固相反应调控界面化学成分实现可控着色,同时基于珍珠母结构提出电磁波传输设计理念,三重结构协同作用(层状陶瓷框架、低介电常数聚合物、无定形二氧化硅矿物桥)实现高效透波性能 [2] - 设计整合机械性能与功能特性,突破传统工程材料在力学性能与功能集成方面的难题 [1][2] 应用前景 - 研究为兼具"隐身"与防护性能的仿生层状结构材料研发提供新路径,适用于需要机械鲁棒性、色彩伪装和透波功能的多维性能场景 [2] - 自然界生物"铠甲"(如珍珠母)的仿生设计启示为现代工业防护材料开发提供重要方向 [1]
机器人的灵巧手怎样炼成
新华社· 2025-05-21 10:06
机器人灵巧手技术发展现状 - 灵巧手被视为机器人进入日常生活的"最后一厘米",其精密程度远超想象,是科学、工程和创新的综合挑战[1] - 人类手部仅占体重1/150却控制全身逾半数运动功能,当前机器人灵巧手已能实现21个自由度的多角度操作(如拧瓶盖、捏鸡蛋)[2] - 现代灵巧手通过触觉/力传感器实现多模态感知,突破视觉交互局限,但与人手13种基本功能相比仍存在差距[2][3] 灵巧手技术架构 - 系统由四部分构成:传感器系统(皮肤神经)、控制系统(大脑)、驱动系统(肌肉)、传动系统(筋腱)[4] - 传动与感知是核心技术点,例如"端咖啡"动作需协调视觉/触觉/力觉系统判断运动幅度和力度[6] - 行业采用仿生学路径,将机器人本体结构与智能控制自然联通,实现骨骼关节运动的精密模拟[4] 技术突破瓶颈 - 小型化难题:每增加自由度需嵌入驱动器,特斯拉等企业尝试将驱动系统移入手臂,国内厂商优化芯片布局[7] - 敏捷性不足:现有电机响应速度导致延迟,部分企业通过电容式传感器实现无接触预判(视觉反应时间达200毫秒)[7] - 成本三角悖论:需平衡性能/成本/可靠性,量产被视作降低成本的关键路径,市场接受度提升将推动普及[7][8] 行业演进方向 - 通过大规模任务训练积累数据,优化感知策略,类比儿童从抓挠到弹钢琴的技能发展过程[8] - 应用场景向高端延伸,包括手术缝合、危险环境作业等对精细操作要求极高的领域[6] - 工业领域已实现基础抓取功能,消费级产品需突破拟人化操作瓶颈才能打开市场空间[2][6]