普渡大学3D打印蜂窝结构为可持续制造提供新途径

普渡大学的研究人员正在研究澳大利亚无刺蜂蜂巢的独特建筑模式，以期将其应用于增材制造。与传统的垂直蜂巢结构不同，这些蜜蜂以螺旋状图案建造蜂巢，其圆盘状地基向上倾斜，主要使用蜡和树脂混合物。

研究团队由普渡大学兰斯堡材料工程教授尼基莱什·查瓦拉 (Nikhilesh Chawla) 领导，他们发现了专门的垂直支柱，为蜂巢圆盘之间提供结构支撑。这些支撑物经过精心设计，便于蜜蜂进入进行修复，同时保持结构的完整性。

普渡大学材料工程师 Nikhilesh Chawla（右）和研究生 Nicole Balog 准备在 Flex Lab 使用 3D X 射线显微镜检查无刺蜂蜂巢样本。（普渡大学照片/John Underwood）

该团队正在利用 4D 成像技术研究蜂巢的微观结构，而不会造成损坏。这种复杂的三维 X 射线显微镜技术与延时拍摄功能相结合，可以详细了解蜂巢的构造和维护模式。

研究生 Nicole Balog 的研究重点是这些建筑的材料成分。与使用纯蜡的美国蜂巢品种不同，澳大利亚无刺蜂将树脂融入建筑材料中。研究小组正在调查环境因素和季节变化如何影响建筑中使用的材料比例。

这项研究以 Chawla 2022 年对美国蜂巢结构的研究为基础，该研究揭示了类似于瑞士奶酪的细胞之间的多孔连接。当前的项目涉及与普渡大学蜜蜂实验室的 Brock Harpur 和悉尼大学的 Ros Gloag 合作，结合材料科学和昆虫学的专业知识。

来源：purdue.edu