由亚历山德罗Pirolini
研究人员印度科学院亚博老虎机网登录和莱斯大学正在研究软体动物如何承受海底的高压。软体动物有柔软的内部，但它们的外壳设计的方式，即使在非常恶劣的条件下也能保护它们。
研究人员模拟了普通软体动物的活动栖息地，以便深入了解这些硬壳形成的原因，以及它们的设计机械原理如何用于人类尺度的结构，如建筑物和车辆。
该研究小组由印度科学学院学生钱德拉·塞卡尔·蒂瓦里(Chandra Sekhar Tiwary)和莱斯大学(Rice University)的访问学生领导，亚博老虎机网登录他们利用从印度海滩上收集的真实贝壳，开发了计算机模型和3d打印的两种贝壳，用于进行压力测试。
研究人员报告说，这些经过多年进化的外壳不仅能有效地保护里面的软体动物，而且还能将压力转移到软体动物最不可能出现的地方。
压力图显示了贝壳如何将压力转移到它最强的区域。图片来源:印度科学研究所/赖斯大学亚博老虎机网登录
的美国科学促进协会亚博老虎机网登录《科亚博老虎机网登录学进展》杂志在一个新的在线杂志上发表了他们的研究结果。贝壳由珍珠层组成，也被称为珍珠母，它是一种无机和有机材料的弹性和坚固的基质，最近由莱斯大学的其他工程师研究，作为刚度、强度和韧性的典范。亚博网站下载
Tiwary和他的团队发现了贝壳稳定性背后的秘密，以及它们如何在可能发生失败的情况下转移压力以减少损害，从而为这项研究增加了一个新的维度。计算结果证明，这种独特的外壳形状使它们的承重能力是纯珍珠层的两倍。
研究人员研究了两种类型的软体动物。一种软体动物包括双壳类，双壳类具有独特的外骨骼，它们在一个铰链处相接，类似于蛤壳;另一种软体动物是terebidae，它们隐藏在螺旋形的贝壳中。
翻盖铰链由于其弯曲的肋和半圆形的形状而施加应力，而圆壳铰链则通过螺丝将载荷导向中心和宽顶。这种进化优化使得骨折只会出现在伤害内部有机体的可能性最小的区域。
Tiwary与班加罗尔印度科学研究所机械科学主任Kamanio Chattopadhyay开始了这项工作。亚博老虎机网登录
研究人员观察到，工程师们已经将鲨鱼牙齿和喙壳等自然形状的机械概念用于汽车零部件、防护罩和建筑物的设计。然而，贝壳是处理一系列机械负载的进化优化的理想例子。
大自然总是让事物看起来很美，但我们并没有真正注意到为什么这些形状是这样的。
钱德拉Sekhar Tiwary
莱斯大学材料科学实验室成员亚博老虎机网登录
虽然数学家、艺术家和生物学家提供了有关贝壳的文献，但材料科学家”没有尝试过思考这些复杂的形状，因为制作它们并不容易，”Tiwary说。随着3D打印技术近年来的快速发展，用坚固且有弹性的材料来模拟形状变得非常容易。亚博网站下载”在3d打印的帮助下，这些想法可以扩展到更大的现实，”他说。
研究人员打印出了扇形聚合物壳，包括一些没有典型的聚拢肋的壳。锥也模仿螺丝，但没有复杂性。
研究人员发现，没有肋的风扇在将压力转向风扇底座方面并不是很有效，而是将压力分散到外壳的三个不同区域。最终在风扇上观察到的裂缝出现在印刷版本和真实外壳的风扇底座附近的相同位置。
他们报告说，在复杂的螺旋形状中，应力分布的方式完全不同。坚固的内壳芯受影响最大，减轻了外表面的应力，并将其转移到最上面的环。研究人员得出结论，螺旋形的外壳在保护其精致的内部方面更优越。
”有很多形状甚至更复杂，对于新结构，它们可能比这更好，”Tiwary说。
印度科学研究所的本科生Sharan Kishore，研究生Suman Sarkar和Debiprasad Roy Mahapatra教授是合著者。亚博老虎机网登录Chattopadhyay也是该研究所的材料工程教授。亚博网站下载阿贾扬是赖斯大学材料科学和纳米工程系的系主任，也是本杰明·m·玛丽·格林伍德·安亚博网站下载德森工程亚博老虎机网登录学教授和化学教授。