華科大丁漢院士-吳志剛教授團隊 Nat. Commun.：昆蟲尺度水面推進器
2024-02-28 來源：高分子科技
自然界的生物經過數十億年的進化和選擇，通過其優雅的結構、巧妙的機制和卓越的性能在地球各種環境中取得了空前的成功。這一成功不僅激發了各領域研究人員的靈感，也催生了許多令人興奮的研究領域和實用產品。在自然界中，有一類隱翅蟲（Stenus Comma），當受到天敵威脅時，能夠在水面上迅速獲得高速度和加速度，從而逃脫危險，如圖1。這種行為為昆蟲尺度的水面推進器的設計和操控提供了極佳的仿生對象。
圖1 隱翅蟲迅速逃離天敵的生物行為
圖2 跨尺度的系統級仿生思路
圖3 昆蟲尺度水面推進器及其超高的按需推進和剎車性能
視頻1 高速相機下的超高速的推進運動
通過跨尺度系統級仿生和人造結構的增強，研究團隊解決了這個尺度基于表面張力梯度主導的水面推進器難以多次實時按需運動的難題，實現了綜合運動性能幾個量級的突破。（視頻2-4：綜合運動性能指標CKPI: 1.6×106 BL2/s3和減加速度~-5,010 BL/s2）。
視頻2 高速相機下的超高速的推進運動
視頻3 高速相機下的制動運動
視頻4 高速相機下的制動運動（側視）
視頻5 CFD分析
視頻6 軌跡規劃
視頻7 軌跡規劃
視頻8 工作介紹
該項研究源于華中科技大學機械學院丁漢院士-吳志剛教授軟體智能研究團隊（圖2），博士生柯星星為第一作者，博士生雍昊臣、碩士生徐富康共同作者。該研究得到了國基金基礎科學中心項目“機器人化智能制造”（No. 52188102）的支持。該工作也同時感謝中山大學先進制造學院吳嘉寧教授、華中科技大學材料學院閆春澤教授、清華大學周成博士生等對于該工作提供的幫助和指導！
相關論文鏈接https://www.nature.com/articles/s41467-024-45997-3
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（責任編輯：xu）
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