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中新網(wǎng)北京10月25日電 (記者 孫自法)百香果干表面褶皺還能蘊(yùn)藏秘密？施普林格·自然旗下專(zhuān)業(yè)學(xué)術(shù)期刊《自然-計(jì)算科學(xué)》最新發(fā)表中國(guó)科學(xué)家合作完成的一篇物理學(xué)論文稱(chēng)，百香果干表面的褶皺模式，或許能幫助啟發(fā)機(jī)器人設(shè)計(jì)。
在本項(xiàng)合作研究中，論文作者發(fā)現(xiàn)百香果干表面一種此前未知的褶皺模式，其研究結(jié)果和在此基礎(chǔ)上的理論預(yù)測(cè)，或能幫助人們理解物體大小和形狀非線(xiàn)性自然變化背后的復(fù)雜物理學(xué)，啟發(fā)自適應(yīng)機(jī)器人的新設(shè)計(jì)。
該論文介紹，褶皺是最重要的物體表面自然變化模式之一，會(huì)在物體壽命周期中不斷發(fā)生，而且程度各異。理論上，生長(zhǎng)過(guò)程中的對(duì)稱(chēng)性自發(fā)破缺(如在胚胎、腫瘤和大腦中)和脫水(如在水果和皮膚中)是造成復(fù)雜褶皺的兩大因素。對(duì)這類(lèi)結(jié)構(gòu)變化的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和精準(zhǔn)操控具有極其重要的技術(shù)意義，比如可以用于納米器件的制造。
論文共同通訊作者、復(fù)旦大學(xué)徐凡教授和清華大學(xué)馮西橋教授及合作者，描述了百香果干表面一種未知類(lèi)型的手性起皺模式。手性對(duì)稱(chēng)性是指物體不具有反射對(duì)稱(chēng)性，但可能有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)軸。受到這種排列的啟發(fā)，他們開(kāi)發(fā)出一個(gè)力學(xué)模型用來(lái)推廣出一個(gè)普適的標(biāo)度律，從而揭示了巴基球模式(如六邊形和五邊形)和手性模式(如左旋或右旋)形成背后的結(jié)構(gòu)-彈性機(jī)制。
論文作者還進(jìn)一步演示了這種手性起皺過(guò)程能在實(shí)驗(yàn)室制作的硅核殼表面進(jìn)行模擬，并利用這種手性模式極高的局部靈敏度，設(shè)計(jì)出一個(gè)能抓取小物件(如一個(gè)金剛石、螺絲或綠豆)的自適應(yīng)機(jī)器人。
論文作者表示，他們的這項(xiàng)研究不僅解釋并預(yù)測(cè)了百香果干表面的結(jié)構(gòu)變化，同時(shí)也推動(dòng)以自然界手性起皺模式為靈感的目標(biāo)自適應(yīng)抓取機(jī)器人的開(kāi)發(fā)。(完)
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