数百万年前,“捣蛋”螳螂虾是大自然中最具活力的掠食者之一,它逐渐发展成为一种内部结构,以保护用于以惊人的速度和力量粉碎猎物的锤状棍棒。

新的生物激发技术有望颠覆复合材料工业-复合材料网

这种独特的结构包裹着螳螂虾的俱乐部,可以保护它免受自身造成的伤害,因为它可以摧毁硬壳猎物。

加州大学河滨分校(UCR)花了11年多的时间和900多万美元对俱乐部进行逆向工程,并确定它不是材料,而是提供强度和韧性的结构。该材料被组织成局部平行的纤维片,这些纤维彼此堆叠,使得每个片材从其下面的片材倾斜一个角度。这种独特的结构被称为螺旋体,现已被UCR广泛申请专利并授权给Helicoid Industries Inc.,以将其用于复合材料

使用这种螺旋结构制造超强复合材料和部件将使它们更轻,更坚固,更坚韧,并且更耐冲击。

制造目前使用传统纤维排列并简单利用螺旋结构的任何复合产品将提供两种益处之一(或两者的组合):

复合材料部件将提供类似的强度和韧性,但仅需要大约一半的材料来实现这些性能,从而降低材料成本,减轻重量并提高能量效率。

使用相同量的材料将导致强度,韧性和抗损伤性的大约两倍,这在减重不是诸如装甲或防弹背心等驱动因素的应用中是优选的。无论用于制造复合材料的材料如何,已经证明了螺旋结构的益处。

这种螺旋结构是一种平台技术,可以很容易地应用于不断寻找更轻,更强的部件的众多行业。

该技术创造的材料结构类似于扭曲的胶合板,由加州大学河滨分校化学与环境工程教授,材料科学与工程学教授David Kisailus开发。

在螳螂虾中,螺旋状物可以防止裂缝生长,并最终从罢工中消耗大量能量,以避免灾难性的失败。它在不增加不必要的重量的情况下实现了巨大的抗冲击性。Kisailus和他的团队发现使用这种螺旋结构制造超强复合材料和部件可以产生更轻,更坚韧和更耐冲击的产品。

Helicoid Industries现在希望将该技术再许可用于体育用品,风力涡轮机,航空航天,汽车零部件,国防和工业部件行业。体育用品行业的影响可能很大,设备的重量是一个问题。

然而,在风力涡轮机制造中可以感受到最大的影响,其中较大叶片的较低能量生产成本被其增加的重量所施加的限制所抵消。螺旋状复合材料可制造更大,更轻质的叶片,并提高风力能源生产的效率和成本效益。

加州大学河滨分校的技术合作办公室(OTP)负责该大学的技术转让,行业合作和创业工作。集成的OTP团队,包括知识产权和商业化专家,EPIC SBDC的导师,办公室的小企业发展中心以及科学家与Helicoid Industries密切合作,支持许可和筹款流程,以确保成功的企业。

“我们很高兴与Helicoid Industries合作,将这项独特技术商业化,因此它可以对社会产生积极影响,”加州大学河滨分校技术合作副校长Rosibel Ochoa说。

Helicoid正在完成一轮500万美元的融资,以建立其管理和销售团队并完成原型制造。它设想在2019年底之前实现商业化。