西印第安納州拉斐特——骨骼和3D打印建筑有什么共同點？它們的內部都有柱子和橫梁來決定它們能持續(xù)多久。
現在發(fā)現，人體骨骼材料中的“光束”如何處理壽命磨損值，可以轉化為3D打印輕質材料的開發(fā)，這種材料使用壽命長，可以更實際地用于建筑、飛機等結構。
康奈爾大學、普渡大學和凱斯西儲大學的一組研究人員發(fā)現，當他們模仿光束并使其厚度達到30%左右時，人造材料的使用壽命可能會延長100倍。
“骨頭是一座建筑。它有承載大部分負載的梁和連接這些梁的梁。我們可以從這些材料中學習一些東西，從而為建筑和其他結構創(chuàng)造更強的3D打印材料，”該學院教授巴勃羅扎瓦蒂耶里說。普渡大學萊爾斯土木工程學院
骨骼通過稱為小梁的海綿狀結構獲得耐久性，小梁是由垂直的板狀支柱和水平的桿狀支柱組成的網絡，它們作為柱和梁相互連接。小梁越密，骨骼在日常活動中的彈性越大。但是疾病和年齡會影響這個密度。
在《美國國家科學院院刊》年發(fā)表的一項研究中，研究人員發(fā)現，雖然垂直支撐桿有助于骨骼的剛性和強度，但事實上，看似微不足道的水平支撐桿會增加骨骼的疲勞壽命。
康奈爾大學研究團隊的克里斯托弗埃爾南德斯(Christopher Hernandez)懷疑水平支撐結構對骨骼的耐久性非常重要，這與小梁領域的普遍觀點相反。
機械、航空航天和生物醫(yī)學工程教授Hernandez說：“人老了，首先會失去這些水平支撐，從而增加反復循環(huán)載荷導致骨折的可能性?！?
對這些結構的進一步研究可以為骨質疏松患者的治療提供更好的方法。
與此同時，3D打印房屋和辦公空間正在進入建筑行業(yè)。雖然生產速度和成本比傳統(tǒng)產品低得多，但即使是印刷的水泥層也必須足夠堅固，以應對自然災害——至少像今天的房子一樣。
這個問題可以通過重新設計水泥本身的內部結構或“建筑”來解決。Zavattieri的實驗室一直在開發(fā)受自然啟發(fā)的建筑材料，以提高它們的性能并使它們更具功能性。
作為將自然界最佳強度策略融入這些材料的持續(xù)努力的一部分，Zavatieeri的實驗室為機械分析和模擬做出了貢獻，以確定水平支撐桿在人體骨骼中的作用是否比以前想象的更大。然后，他們設計了一種結構類似小梁的3D打印聚合物。
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