一顆柚子能夠帶來怎樣的啟迪?近期,寶馬研究人員及其合作夥伴給出了答案。 寶馬集團主導的仿生學研究項目BISS（Bio-Inspired Safety Syste）取得新成果。 研究人員花費三年時間,從大自然獲得靈感,研製出更輕便、更堅韌、更穩定的新型材料,其保護性能提升了20%,可用於製造防護服、頭盔等保護裝置。
靈感源於大自然,提升防撞、防衝擊和減震性能
仿生學是研究生物系統的結構和性質,為工程技術提供新的設計思想及工作原理的科學。 仿生學對汽車的發展起到了巨大的推動作用。 寶馬集團是這一領域的創新先鋒,在車輛設計、新材料研發和應用上向大自然汲取靈感,在汽車設計和材料選擇等方面不斷推動行業進步。 寶馬的研究人員曾經借鑒馬的骨骼結構,研製出輕質的車身結構;也曾模擬海豚和企鵝的身材,打造BMW H2R氫燃料概念車的流線外型,實現了極低的風阻係數。
這一次,寶馬研究人員把目光投向了柚子,他們注意到,柚子即使從高處墜落也不會摔裂,果肉也幾乎不會受到損傷。 這是因為呈蜂窩狀的柚子皮具有很好的抗衝擊性,而且本身自重很輕,相當於自帶減震效果。 除了柚子,魚類和爬行動物的鱗片也引起了研究人員的興趣,層層交疊排列的鱗片可以將外力分散至周圍的鱗片,因此異常堅固,可以起到很好的保護作用。
以上生物模型所特有的保護特性本質上由其分層設計決定。 柚子皮的結構在材料學中被稱為“拉脹材料”。 這種材料應對壓力的方式與傳統材料完全不同:在壓力點之下,傳統材料會塌陷和變薄,而“拉脹材料”則會更快地壓縮和硬化。 所以這種材料在拉伸時實際上變得更厚,而不是更薄。
在BISS專案中,研究人員根據“拉脹材料”的原理結構,改進了目前纖維複合材料中的分層結構和纖維走向,生產出具有卓越保護效果的新材料,開創性地將防撞、防衝擊和減震性能等功能結合起來。 目前研究結果已經超出預期,新材料比目前常用的材料更輕、更堅固、更穩定,性能提升高達20%。
創新仿生學材料應用前景廣泛
這種創新仿生學材料未來可以應用於很多領域,以寶馬集團為例,這種新材料將製成更符合人體工程學原理的手套和防護服,更好地保護總裝線上的工人免受尖銳車身部件的傷害。 新材料的輕質和透氣則可以讓工人活動自如。 此外,寶馬摩托車的頭盔未來也有望採用這種材料,用新材料製成的頭盔重量比市場上的傳統產品要輕便許多,卻可以提供相同等級的保護。
新材料的應用範圍還不僅於此,參與此研究項目的體育用品製造商也從中看到了巨大潛力。 未來,這種新材料還可以用於籃球和足球運動員的防護服,滑雪和自行車運動的頭盔和更多保護性的運動裝備。
寶馬集團 創新科技應用先鋒
寶馬集團一直走在科技進步的前沿,將創新和可持續發展的理念貫穿於產品的研發、生產和使用的全價值鏈。 向大自然學習,從大自然中取材,成為寶馬實現可持續發展的重要手段。
產品方面,以新能源車型BMW i3為例,這款車型的乘客艙大量使用碳纖維複合材料,開創業界先河。環保理念無處不在,如車門內飾板由洋麻纖維製成;儀錶盤的原材料來自歐洲認證種植園的桉木,而車內使用的真皮則使用橄欖葉萃取物自然鞣制。寶馬認為,創新和可持續發展將定義“未來豪華”。
生產方面,寶馬始終將員工的健康作為重要的創新驅動力,不斷改進生產技術。在今年開業的華晨寶馬新大東工廠,這樣的例子比比皆是:總裝車間設有翻轉工位,符合人機工程學設計,員工可以更舒適、安全地工作;還為特殊工位提供創新的機械外骨骼(無座座椅),向需要重體力操作的員工提供物理支撐,説明員工降低勞動強度,提高生產率。
向大自然學習,從大自然中取材,成為寶馬實現可持續發展的重要手段。產品方面,以新能源車型BMW i3為例,這款車型的乘客艙大量使用碳纖維複合材料,開創業界先河。環保理念無處不在,如車門內飾板由洋麻纖維製成;儀錶盤的原材料來自歐洲認證種植園的桉木,而車內使用的真皮則使用橄欖葉萃取物自然鞣制。寶馬認為,創新和可持續發展將定義“未來豪華”。
生產方面,寶馬始終將員工的健康作為重要的創新驅動力,不斷改進生產技術。在今年開業的華晨寶馬新大東工廠,這樣的例子比比皆是:總裝車間設有翻轉工位,符合人機工程學設計,員工可以更舒適、安全地工作;還為特殊工位提供創新的機械外骨骼(無座座椅),向需要重體力操作的員工提供物理支撐,説明員工降低勞動強度,提高生產率。