软体动物和虾是两种不太可能的海洋动物，它们在工程中起着非常重要的作用。两只动物的尸体都说明了如何借用自然特征(如骨骼和贝壳的结构)来增强工程结构和材料(如桥梁和飞机)的性能。这种被称为仿生的现象正在帮助推进结构拓扑研究，而模仿自然系统中发现的微尺度特征。
在佐治亚理工学院和里约热内卢天主教大学(巴西)的研究人员最近发表的一篇论文中，概述了一种结构拓扑优化的新方法，该方法将设计和制造结合起来以创建新颖的微结构，潜在的应用范围广泛。从用于颅骨重建的增强型面部植入物，到将材料运入太空进行行星探索的改进方法。
“通过传统的结构拓扑优化，我们使用算法来确定结构的理想布局-一种最大化结构效率且需要更少材料资源的布局，”博士学位论文的艾米丽·桑德斯(Emily Sanders)说。乔治亚理工学院土木与环境工程学院的学生，也是该论文的合著者。“我们的新研究通过引入结构层次，微体系结构和空间变化的机械特性使这一步骤更进一步，从而实现了不同类型的功能，例如在墨鱼和螳螂虾中观察到的功能。”
两种动物的特性激发了设计分层，空间变化的微结构的新框架，并要求研究人员在用于创建3D打印结构的现有技术的基础上进一步发展。
佐治亚理工大学土木与环境工程学院教授兼教授雷蒙德·艾伦·琼斯(Glaucio Paulino)说：“在我们最近的工作中，我们开发了包括新的算法和计算在内的技术，这些算法和计算成为了分层微观结构的推动力。” -该论文的作者，以及最近入选国家工程院的人。“然后，我们可以将该信息输入3D打印机并创建具有大量细节的结构。在研究了具有极强适应性的多孔，分层的墨鱼骨之后，我们已经能够将其应用于新的结构和材料，例如所示的结构和材料。在我们的论文中。”
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