海豹利用胡须捕猎。 这里说的不是海豹突击队（Navy Seals），尽管他们在某种程度上可能也会这么做，但这篇文章讲的是普通的海豹。也不是歌手Seal，据我所知他连胡须都没有。我们要说的是另一类海豹。鳍足类动物是拥有鳍状肢和厚脂肪层的海洋哺乳动物。胡须（或称触须）的用途之一，是作为水流传感器。在人类身上，鼻毛起到过滤作用；而在猫身上，胡须用于在黑暗中捕猎。触须可以用来感知气流、压力变化，或者感知物体。它们嵌入感觉系统，非常灵敏。它们能告诉你某个缝隙是否小到无法通过，能感知猎物奔跑时产生的气流，能帮助飞行中的动物保持方向，还能作为意图或情绪的交流信号。猫的每根胡须大约有200个神经细胞，而海豹可能多达1,500个。
仿生海豹胡须启发的全打印MEMS传感器。 图片来源：Tekin等人，《微系统与纳米工程》（2026年）
这些胡须不仅能让海豹在黑暗中调整身体方向或感知岩层，还能让它们通过感知水动力尾迹来追踪猎物的踪迹。这些尾迹是游泳动物在水中留下的压力变化和旋转涡流，也被称为“尾流诱导涡流”。这些踪迹可以显示方向、速度、体型，甚至是什么动物留下的。这就像是在追踪特定的“水中脚印”。在黑暗中捕猎时，这些胡须的价值显而易见。某些海豹已经演化出专门的形态结构，以便更好地追踪猎物。
海豹物种、胡须形态及感知机制。 图片来源：Tekin等人，《微系统与纳米工程》（2026年）
如今，研究人员制造出了一种3D打印的“人造毛囊-窦复合体水流传感器”，模仿了海豹的生理结构。他们开发了一种新型弹性树脂，并研究了港海豹、灰海豹和海狮的胡须。随后，他们设计并打印了一个柔性结构，并利用波士顿微制造公司（BMF）的系统，一次性完成了整个器件的3D打印。整体分辨率低于10微米。
研究团队将石墨烯纳米片墨水注入打印好的微通道中，使该器件成为压阻式传感器。测试表明，这些传感器至少可以稳定工作3,000个周期，能像海豹一样感知涡流中的应变。团队使用GOM ATOS III Triple Scan 8M扫描仪扫描了不同的海豹胡须，以获取目标几何形状。他们发现，港海豹和灰海豹的胡须在感知和区分能力上优于海狮的胡须。随后，一根长度为8厘米的胡须传感器经过了3,000次循环测试。
研究人员来自荷兰格罗宁根大学工程与技术学院（ENTEG）的生物启发MEMS与生物医学器件系。Engincan Tekin、Ming Cao和Ajay Giri Prakash Kottapalli的研究成果发表在《自然》旗下期刊《微系统与纳米工程》上。
PμSL打印的MEMS机械传感人造毛囊窦复合体传感基座。 图片来源：Tekin等人，《微系统与纳米工程》（2026年）
实验中使用的胡须长度约为80毫米，采用BMF microArch S240打印机和团队自研的材料制成：这是一种按70:30体积比混合的3DResyns PDMS类树脂与BMF UTL树脂的共混物。像这样混合树脂在研究人员和爱好者中都很常见，目的是获得理想的综合性能。如果你想在家里或办公室尝试，务必非常小心，并做足功课。
这对于从事生物启发研究的人员来说是个好消息。同时，对于软体机器人领域，这也可能成为一种令人兴奋的接近传感器或动作传感器。这种传感器还可能提供一种工作机制，让软体机器人通过感知温度梯度或水流，从而合适地上升或下沉。事实上，如果整个机器人表面都覆盖这样的胡须传感器，完全可以用于感知和导航。
来源：中国3D打印网
0 留言