研究人员使用3D打印来制造受鲨鱼肠道启发的螺旋管

增材制造越来越多地被实验室和大学团队用于研究发现。这是因为该技术可以调查其他方法无法重现的元素和细节。例如，回想一下最近的埃及木乃伊的例子，由于采用了 3D 技术，能够在不干扰文物的情况下对其进行研究。这主要是因为研究人员可以在获得零件的数字孪生之前对需要研究的零件进行3D扫描，然后通过3D打印进行复制。而且还在继续。例如，由物理学家Ido Levin领导的华盛顿大学研究小组已经转向3D技术来研究鲨鱼肠道的运作，以便在各种应用中模仿它，从开发螺旋管到开发所谓的“软机器人”，或受自然启发的软机器人。

与普遍的看法相反，我们对鲨鱼吃什么或它们的肠道如何工作知之甚少。导致该主题取得突破的第一批图像是由加州州立大学多明格斯山分校、华盛顿大学和加州大学的研究人员组成的团队于 2021 年发布的图像。研究人员使用3D扫描仪从洛杉矶自然历史博物馆保存的标本中扫描狗鱼鲨鱼肠，并创建可以研究的3D图像。

结果是非凡的，并导致人们理解这些螺旋形器官减缓食物的运动并将其向下引导通过肠道，除了蠕动之外，还依靠重力，即肠道平滑肌的节律收缩。肠道的功能与尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla）在1920年获得专利的瓣膜相同。此外，最近的一项研究表明，这些结构也具有不对称的流动，促进沿消化途径（从前到后）的流动。华盛顿大学的团队希望利用这些特性来创造更好的螺旋管。

3D打印以创建这些受鲨鱼肠启发的设备
这项研究在 2023 年 2 月得出结果后，研究人员 3D 打印了鲨鱼肠道的复制品以研究其基础物理学。由物理学家Ido Levin领导的华盛顿大学团队随后3D打印了螺旋鲨鱼肠的简化仿生模型。通过测量通过这些结构的各种流体在两个方向上的流动，可以提取它们的流体动力学特性。通过用较软的材料打印结构，研究人员研究了管子变形和流速之间的相互作用。

这些结果很重要，因为它们将能够用于设计需要控制流体流动和泵送的结构。这种控制流向的能力在从工业管道、微流体装置、软机器人到医疗植入物的工程应用中具有巨大的潜力。因此，它可能在许多行业中有用，包括食品、医疗、制药和能源行业。您可以在出版物中了解有关该研究的更多信息 这里.