光明日报北京12月4日电(记者杨舒 通讯员马昕怡)——亚洲玉米螟,俗称玉米钻心虫,以啃食玉米闻名,其坚硬的头部能够反复穿透玉米茎秆而不受损。受这一昆虫“铁头”特性启发,中国农业科学院深圳农业基因组研究所梁翔禹团队联合大连理工大学,成功研制出一种超强耐冲击水凝胶,研究成果近日发表在国际学术期刊《先进材料》上。
研究团队介绍,在自然界中,许多生物通过精巧的多层级结构实现卓越的力学性能,昆虫表皮即为典型例子。团队通过深入解析亚洲玉米螟头壳内层表皮的蛋白组成,发现其强韧性源自独特的层状结构,能够迅速分散和化解局部冲击力。基于这一原理,科研人员在实验室成功“复刻”出具有相似仿生层状结构的水凝胶。
检测显示,该仿生水凝胶抗冲击韧性达到每平方米23534焦耳,比传统蛋白质或几丁质水凝胶提高超千倍。为验证其实际应用效果,研究团队将水凝胶安装在农业害虫侦查无人机的防撞支架上,并在模拟果园环境复杂通道中进行测试。结果表明,配备水凝胶的无人机多次碰撞后仅短暂晃动,迅速恢复稳定飞行且机体完好;未安装水凝胶的无人机则碰撞后失控坠毁,支架受损。
业内专家指出,该研究为新一代仿生材料设计提供新思路,在智能农机、柔性机器人、可穿戴设备及精密传感器防护等领域具有广阔应用前景。