材料工程師法自然 清大團隊開發更輕、更強仿生結構材料

國立清華大學陳柏宇教授獲國際頂尖期刊《自然》(Nature)邀請，從材料科學工程的觀點，撰寫科普性的新知評論(News & Views)介紹美國加州大學爾灣分校與普渡大學團隊對惡魔鐵鎧甲蟲超耐壓外殼所做的研究。這些新知與陳教授致力的研究互相契合，師法自然，用以啟發更輕更強更韌的仿生結構材料。

圖一 : 仿昆蟲外骨骼螺旋結構

材料科學與工程發展迄今，面臨許多瓶頸，例如難以兼具輕量化、高強度與高韌性，往往要在性質與材料之間取捨；而有效連接不同材料(如金屬和高分子)仍是困難的挑戰。這些問題或許可在一種常見於美國西岸乾旱地區的惡魔鐵鎧甲蟲(Diabolical Ironclad Beetle)身上找到解方。

這種其貌不揚的甲蟲身懷絕技，堅硬的外殼讓它幾乎沒有天敵，能活7到8年，踩不扁、捏不碎、大頭針無法刺穿、被汽車輾過還能存活，可承受3.9萬倍其體重的壓力。鐵鎧甲蟲的外殼其實不含鐵或礦物質，和其他昆蟲一樣由幾丁質和蛋白質所組成。其超抗壓能力源自兩種關鍵的結構設計。
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