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本報(bào)訊（馬昕怡 記者 李爭粉）近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所梁翔禹團(tuán)隊(duì)聯(lián)合大連理工大學(xué)受亞洲玉米螟頭殼結(jié)構(gòu)啟發(fā)，研制出一種超強(qiáng)耐沖擊水凝膠，可大幅提升無人機(jī)等設(shè)備在碰撞環(huán)境下的可靠性。相關(guān)研究成果發(fā)表在《先進(jìn)材料（Advanced Materials）》上。

在自然界中，許多生物只依靠幾種簡單成分，卻通過精妙的多層級結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)截然不同的力學(xué)性能。昆蟲表皮便是典型代表。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)亞洲玉米螟在取食過程中反復(fù)穿透玉米莖稈，頭部持續(xù)承受鉆蛀沖擊，卻依然保持完好。

研究團(tuán)隊(duì)深入解析了亞洲玉米螟頭殼內(nèi)層表皮的蛋白組成，發(fā)現(xiàn)這一特性源于其頭殼內(nèi)表皮獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⒕植渴艿降臎_擊力迅速分散。研究團(tuán)隊(duì)模仿亞洲玉米螟幼蟲頭殼的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通過巧妙的“二元溶劑誘導(dǎo)自組裝”策略，在實(shí)驗(yàn)室中成功“復(fù)刻”出了具有類似的仿生層狀結(jié)構(gòu)的水凝膠，經(jīng)檢測，該仿生水凝膠的抗沖擊韌性可達(dá)約23534焦耳/平方米，比傳統(tǒng)的蛋白質(zhì)或幾丁質(zhì)水凝膠提高了超千倍。為驗(yàn)證實(shí)際效果，團(tuán)隊(duì)將這種水凝膠安裝在農(nóng)業(yè)害蟲偵察無人機(jī)的防撞支架上，并在模擬果園環(huán)境的復(fù)雜通道中進(jìn)行測試，測試發(fā)現(xiàn)，配備了水凝膠的無人機(jī)在多次碰撞后僅出現(xiàn)短暫晃動，隨即恢復(fù)穩(wěn)定飛行，機(jī)體完好無損，而未安裝的無人機(jī)在碰撞后，便失控墜毀，支架受損。

該研究為新一代仿生材料的設(shè)計(jì)與制造提供了新思路，在智能農(nóng)機(jī)、柔性機(jī)器人、可穿戴設(shè)備、精密傳感器防護(hù)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

該研究得到了國家自然科學(xué)基金、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院“優(yōu)秀青年英才”計(jì)劃和創(chuàng)新工程項(xiàng)目、廣東省自然科學(xué)基金、湖南省自然科學(xué)基金、深圳市自然科學(xué)基金、深圳大鵬新區(qū)博后資助等項(xiàng)目支持。

圖片來源：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所