超强耐冲击仿生水凝胶研制成功 抗冲击性能提高超千倍

　　近日，中国农业科学院深圳农业基因组研究所联合国内高校研制出一种超强耐冲击水凝胶，可大幅提升无人机等设备在碰撞环境下的可靠性。相关研究成果发表在《先进材料(Advanced Materials)》上。

　　在自然界中，许多生物只依靠几种简单成分，却通过精妙的多层级结构实现截然不同的力学性能。昆虫表皮便是典型代表。研究团队发现，亚洲玉米螟在取食过程中反复穿透玉米茎秆，头部持续承受钻蛀冲击，却依然保持完好。

　　研究团队深入解析了亚洲玉米螟头壳内层表皮的蛋白组成，发现这一特性源于其头壳内表皮独特的层状结构，能够将局部受到的冲击力迅速分散。研究团队模仿亚洲玉米螟幼虫头壳的结构特点，通过巧妙的“二元溶剂诱导自组装”策略，在实验室中成功“复刻”出了类似仿生层状结构的水凝胶，经检测，该仿生水凝胶的抗冲击韧性可达约23534焦耳/平方米，比传统的蛋白质或几丁质水凝胶抗击性能提高了超千倍。为验证实际效果，团队将这种水凝胶安装在农业害虫无人侦查机的防撞支架上，并在模拟果园环境的复杂通道中进行测试，测试发现，配备了水凝胶的无人机在多次碰撞后仅出现短暂晃动，随即恢复稳定飞行，机体完好无损，而未安装的无人机在碰撞后，容易失控坠毁，支架受损。

　　该研究为新一代仿生材料的设计与制造提供了新思路，在智能农机、柔性机器人、可穿戴设备、精密传感器防护等领域具有广阔的应用前景。

　　该研究得到了国家自然科学基金、中国农业科学院科技创新工程、广东省自然科学基金等项目支持。