受鯊魚啟發的3D列印結構為下一代無人機、飛機和渦輪機鋪平了道路

這是一隻鳥！這是一架飛機！這是一條鯊魚？

近日，來自哈佛大學的研究人員將研究方向轉向了最兇猛的水下掠食者-鯊魚，為下一代飛機、無人機、風力渦輪機和汽車的設計提供了靈感。據研究人員介紹，鯊魚皮可以提供寶貴的見解，創造更多的空氣動力學結構。

由哈佛大學進化生物學家和工程師以及南卡羅來納大學成員組成的項目團隊最近展示了3D列印鯊魚皮的靈感結構的能力，這種結構可以幫助迎來擁有新一代更多空氣動力學的飛機、無人機和其他系統。據悉，該研究結果已經發表在「皇家學會界面雜誌」上。

研究結果顯示，鯊魚和飛機實際上可能不像人們想像的那樣不同。（可以肯定的是，我以前從來沒有想到過這兩者之間的關係。）

「兩者的設計都是為了有效地通過流體（水和空氣），利用其身體的形狀來產生升力並減少阻力。不同之處在於，鯊魚在進化過程中大約用了4億年的時間。」

鯊魚皮是特別的，雖然看起來很光滑，但實際上卻覆蓋著數以千計的細小齒狀體。George Lauder教授將其與人類牙齒比較，這些小齒根據它們在鯊魚身上的位置而具有不同的形狀和大小。

到目前為止，科學家們普遍認為，鯊魚遊動時齒狀體的主要功能是減少阻力，但是現在哈佛大學的研究人員有理由相信，它們實際上可能是為了改善升力。

這個發現是通過3D列印來實現的，後者被用來重新創建一個用於各種實驗的shortfin mako的小齒。研究人員說，shortfin mako是漫遊在海洋中的最快的鯊魚之一，它有一種特殊的齒狀，它們的三個隆起（像三叉戟）是值得注意的。

哈佛大學研究人員使用微型CT掃描儀掃描鯊魚的細齒，然後將三維細齒結構整合到弧形機翼結構上。這部分被稱為翼型，然後進行3D列印並測試其空氣動力學特性。

「機翼是所有空中設備的主要組成部分，」這項研究的第一作者、哈佛大學博士生August August Domel對此進行了詳細的闡述。「我們希望在翼型上測試這些結構，以此來衡量它們對升力和阻力的影響，以用於各種空中設備（如無人機、飛機和風力渦輪機）的設計中。」

研究人員在對水流槽內部的多個版本進行了廣泛的3D列印並測試後，發現齒狀結構不僅減小了阻力，而且還有效地提高了升力。這個團隊甚至把它們比作「大功率、低調的渦流發生器」，這種渦輪發動機被安裝在大多數汽車和飛機上，並有助於改變車輛的空氣流動來改善空氣動力學。

Domel補充道：「與沒有渦流發生器的翼型相比，這些受鯊魚啟發的渦流發生器可以實現將升阻比提高高達323％。憑藉這些概念驗證設計，我們已經證明，這些受生物啟發的渦流發生器具有超越傳統設計的潛力。」

數字證明：3D列印的鯊魚皮很可能是飛機、無人機、汽車和渦輪機的未來。

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