來自南加州大學(xué)（USC）維特比工程學(xué)院的工程師正在用受龍蝦啟發(fā)的3D打印護(hù)甲來防止運動受傷。這種像龍蝦一樣的打印護(hù)甲也許能非常有效地防止慢性創(chuàng)傷性腦病。

龍蝦和皮皮蝦都有基于殼多糖的外殼，這些外殼的結(jié)構(gòu)纖維呈螺旋式對齊，這些螺旋線還一直在不斷旋轉(zhuǎn)。這種纖維對齊方式使得小裂縫難以擴(kuò)展成更大的裂縫，從而讓龍蝦難以分解。

受此啟發(fā)，研究人員發(fā)現(xiàn)龍蝦殼是保護(hù)性身體護(hù)甲的絕佳模型。據(jù)介紹，基于龍蝦外殼中復(fù)雜的螺旋式纖維對齊的3D打印身體護(hù)甲也許能防止嚴(yán)重受傷，如慢性創(chuàng)傷性腦?。–TE），這種疾病的起因是在足球、拳擊等運動中頭部受到反復(fù)的打擊。

為了制作3D打印盔甲原型，USC研究人員需要的不止是一臺現(xiàn)有的3D打印機(jī)。他們的“電輔助3D打印工藝”可能是首個利用電場來改變材料的增材工藝，該工藝以類似龍蝦殼的物理彈性方式來對齊材料層。

這種由電驅(qū)動的護(hù)甲是用塑料和碳納米管制成的。打印完成后，研究人員對它和一個相似但非電氣化的模型進(jìn)行了對比測試。結(jié)果表明，這種更具創(chuàng)新性的設(shè)計有出色的效果。

“碳納米管是一種微纖維，所以基本上當(dāng)你試圖拉扯它時，由于內(nèi)部有很多纖維，起到了加強作用，強度是塑料的一千倍多。如果將納米纖維添加到塑料中，總體上能將強度提高四倍。如果我們添加了納米纖維，然后用一個1000伏的電場將這些納米纖維對齊，那么強度將提高八倍，”研究人員解釋說。

現(xiàn)在，研究人員計劃將這種受龍蝦啟發(fā)的創(chuàng)新轉(zhuǎn)變成一種更有效的設(shè)備來防止運動受傷。具體將涉及制造更大的設(shè)備，同時也將嘗試具有生物相容性的材料，如水凝膠。最終，通過3D掃描運動員的身體部位，研究人員認(rèn)為他們可以制造定制的3D打印防護(hù)裝備。

除了加強的結(jié)構(gòu)外，研究人員相信這種創(chuàng)新性的3D打印制造能力為航空航天、機(jī)械、組織工程應(yīng)用帶來巨大的可能性。