作为阿克伦大学一百五十周年庆典的一部分——纪念我们150年的人民、地方和承诺——我们正在举办一个“学术卓越庆典”,以突出我们许多学科的历史和未来。
查尔斯·奈特教授于1909年在布克特尔学院(阿克伦大学的前身)开设了世界上第一门橡胶化学课程,为阿克伦市高性能的橡胶工业提供了知识燃料。在这样做的过程中,他也为后来成为世界领先的聚合物科学和聚合物工程项目之一奠定了基础。
今天,该大学的聚合物研究人员通过在健康,先进材料,仿生学和可持续性方面的创新,继续提升该地区并改善无数人的日常生活。我们在这里介绍仿生学方面的研究。
从鸟巢中汲取灵感

亨特·金博士
亨特·金(Hunter King)博士是实验软物质物理学家、聚合物科学与生物学助理教授,他是一项正在进行的研究的首席研究员,该研究于2018年获得了美国国家科学基金会(National science Foundation)为期三年、52.6万美元的资助,研究的是无序、随机排列的弹性细丝或类似于鸟巢中的细枝的细长杆之间的集体机械相互作用。
King的研究成果最近在《纽约时报》上发表,旨在揭示鸟巢柔韧性和强度背后的机械原理,这可能会在土木工程、建筑、交通和先进制造业中得到应用。
“如果这些原则可以应用到,比如说,包装要运输的东西,你可以使包装材料符合它应该容纳的东西的形状-就像你放置一些易碎的东西的巢,”金说,他是UA跨学科仿生学研究与创新中心(BRIC)的核心教员。“如果我们能够理解这种集体材料的减震行为是如何工作的,我们就可以操纵它来适应不同的几何形状。在某种程度上,这就是鸟类所做的。它们会形成一种形状,可以吸收某些扰动,并把鸡蛋放在中间。”
制造机器人?看看蛇就知道了
谁能想到蛇能启发机器人的制作?这就是生物学和高分子科学助理教授、金砖四国核心教员亨利•阿斯特利博士研究背后的想法。Astley的研究重点是动物运动的生物力学,将生物学和物理学联系起来,研究动物必须使用的过程,以穿越有时复杂的环境。他的研究重点是蛇、青蛙和早期四足动物。

亨利·阿斯特利博士的研究涉及蛇来研究动物运动的机制,在一次推广活动中,他向几个好奇的学生展示了他的宠物蛇佩妮。
仿生学的一个关键概念是,某些动物的适应性对于测试某些物理原理是理想的,因为这些机制在这些物种中非常重要。一个例子是蛇的运动,这是它们独特的形式和主要的环境影响的交集,对于一种沿着地面滑动的动物来说。
阿斯特利说,了解动物运动的机制可以让我们深入了解基本的进化问题,同时也让我们能够制造出模仿动物策略的假肢和机器人。例如,从青蛙跳跃的角度设计的假肢可以提供更好的加速度;地震后,机器蛇可以在震后的碎石缝隙中爬行,寻找幸存者;水陆两栖机器人可以监测浅水水道。
目前,阿斯特利正在研究螃蟹和蝾螈的水下行走能力,人们普遍认为这种能力早于在陆地上行走的能力。通过结合众多物种的见解,他希望理解这种鲜为人知的行为,并在机器人中复制它。他还在继续研究蛇的运动,包括侧身和树的运动,以及青蛙的跳跃——在每种情况下,他都着眼于这些行为的生物和机器人实现。
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