2. Structure of integrated trabecula–honeycomb cells and their
biological archetype
In this section, we present a brief review of the structure of the
integrated trabecula–honeycomb cell and its biological archetype.
Fig. 1 shows a three-dimensional sketch of the trabecula–honeycomb
cell in the forewings of a beetle. This structure features a combined
integration, and trabeculae for reinforcement [17], which are not
present in conventional honeycomb cores [31]. Fig. 2 shows the
microstructure inside the forewings of two beetles. The forewing
consists of upper and lower lamination layers as well as a core layer
with trabeculae and air-sac walls (Fig. 2b) [8,14]. The air-sac walls
form a polygonal cellular network, and the trabeculae are located at
the corners of the network (Fig. 2c). There are hundreds to thousands
of trabeculae [14] in the forewing of A. dichotoma (Fig. 2d).
If the network mesh of a trabecula–honeycomb structure is
characterized as a honeycomb core, it is easy to see that the structure
of the forewings of A. dichotoma is the biological prototype of the
trabecula–honeycomb structure. The insertion of trabeculae into a
honeycomb core leads to a cellular structure similar to a chiral
honeycomb, where the trabeculae act as cylinder elements [26]. We
have to acknowledge that biostructures are ingeniously and perfectly
designed once you understand the microstructure of trabeculae; from
the longitudinal section shown in Fig. 2(d), it can be seen that the
trabeculae are reinforced organically by spiral or straight fibers on
the outside [8]. The trabeculae artfully and organically connects the
upper and lower lamination layers to form a composite plate. These
connections involve hundreds to more than thousands of trabeculae
in an A. dichotoma forewing. Despite their small size, there is a protein
matrix in the center of each trabecula [8,13], and reinforcing fibers are
located outside the trabeculae to increase their rigidity.
3. Platform for integrated honeycomb technology
3.1. Motivation for research on integrated technology — inspired by the
novel biostructure
Taking the A. dichotoma structure as an example, it has been
demonstrated that the cross-sectional framework of the forewing
has a high bending strength [6]. The content and the shape of the
fibers in different sections of the forewing are optimized. Densely
distributed chitin fibers are located in the endocuticle and have a
rectangular cross-section, where they possess maximum fiber volume
fraction reinforcement. Meanwhile, sparsely distributed fibers on the
exocuticle are of circular cross-sections and have strong interface
reinforcement with a protein matrix [7,9]. The forewing is a perfectly
integrated structure, and the orientation of the fiber layer results in
an anisogonic alignment [7]. This orientation guarantees sufficient
strength for flight. When comparing males and females, male's
forewings are thin because a male has a large horn to protect its body,
while a female does not. A female has thick forewings that serve as a
protective armor [9]. From the viewpoint of dynamic motion, the
concave and convex structure of the junction between the left and
right forewings is an efficient docking mechanism [6,16]. By comparing
different types of beetles, it was concluded that the forewing of
A. dichotoma has an efficient design in terms of weight, while that of
P. inclinatus is optimized for durability [8]. The forewing of P. inclinatus
is smaller than that of A. dichotoma, but that of P. inclinatus is thicker and
has more trabeculae to give it sufficient strength. Among the above
features, the integrated trabecula–honeycomb structure attracted our
attention most.
Honeycomb plates have been industrialized and widely applied for
many years. However, their biological prototype is only the honeycomb
2 . โครงสร้างแบบรังผึ้งและ trabecula –เซลล์ต้นแบบชีวภาพในส่วนนี้เรานำเสนอความคิดเห็นสั้น ๆของโครงสร้างของรวม trabecula –รังผึ้งเซลล์และต้นแบบทางชีวภาพของรูปที่ 1 แสดงภาพสามมิติของ trabecula –รังผึ้งเซลล์ใน forewings ของด้วง โครงสร้างนี้มีรวมการรวมกลุ่ม และลายเสริม [ 17 ] ซึ่งไม่ปัจจุบันในระบบแกนรังผึ้ง [ 31 ] รูปที่ 2 แสดงให้เห็นว่าโครงสร้างภายใน forewings สองด้วง การ forewingประกอบด้วยชั้นเคลือบบนและล่างเป็นหลัก .กับลายผนังและถุงอากาศ ( รูปที่ 2B ) [ 8,14 ] ผนังถุงลมรูปแบบเหลี่ยมเครือข่ายเซลลูลาร์และลายตั้งอยู่ที่มุมของเครือข่าย ( รูปที่ 2 ) มีหลายร้อย หลายพันของลาย [ 14 ] ใน forewing . dichotoma ( รูปที่ 2 )ถ้าเครือข่ายตาข่ายของ trabecula –โครงสร้างรังผึ้งลักษณะเป็นโครงสร้างรังผึ้ง , มันเป็นเรื่องง่ายที่จะเห็นว่าโครงสร้างของ forewings . dichotoma คือต้นแบบที่แท้จริงของโครงสร้างและ trabecula รังผึ้ง การแทรกของลายเป็นโครงสร้างรังผึ้ง นำไปสู่โครงสร้างของเซลล์คล้ายกับไครัลรังผึ้งที่ลายเป็นกระบอกองค์ประกอบ [ 26 ] เราต้องยอมรับว่า biostructures เป็นอย่างชาญฉลาดและสมบูรณ์แบบออกแบบ เมื่อคุณเข้าใจโครงสร้างของลาย ; จากส่วนตามยาวแสดงในรูปที่ 2 ( D ) จะเห็นได้ว่าลายังเสริมเส้นใยอินทรีย์โดยตรง เกลียว หรือภายนอก [ 8 ] ส่วนลาย artfully และอินทรีย์เชื่อมโยงบนและชั้นเคลือบลดในรูปแบบแผ่นคอมโพสิต เหล่านี้การเชื่อมต่อที่เกี่ยวข้องกับหลายร้อยหลายพันลายมากกว่าใน A dichotoma forewing . แม้จะมีขนาดที่เล็กของพวกเขามีโปรตีนเมทริกซ์ในศูนย์ของแต่ละ trabecula [ 8,13 ] และเส้นใยเสริมแรงเป็นตั้งอยู่นอกลายเพื่อเพิ่มความแข็งแกร่งของพวกเขา3 . แพลตฟอร์มเทคโนโลยีรังผึ้งแบบบูรณาการ3.1 . แรงจูงใจในการวิจัยเทคโนโลยีผสมผสานแรงบันดาลใจจากbiostructure นวนิยายเอา . dichotoma โครงสร้างเป็นตัวอย่าง มันได้รับแสดงให้เห็นว่ากรอบภาคตัดขวางของ forewingมีความแข็งแรงสูง [ 6 ] ดัด เนื้อหาและรูปร่างของเส้นใยในส่วนต่าง ๆของ forewing ที่ดีที่สุด . หนาแน่นการกระจายเส้นใยไคตินอยู่ใน endocuticle และมีหน้าตัดสี่เหลี่ยม ซึ่งมีปริมาณไฟเบอร์สูงสุดส่วนการเสริมแรง ในขณะเดียวกันการกระจายเส้นใยที่ประปรายexocuticle เป็นวงกลมและมีอินเตอร์เฟซและแข็งแรงเสริมด้วยโปรตีน แมทริกซ์ [ 7,9 ] การ forewing เป็นอย่างสมบูรณ์โครงสร้างแบบผสมผสาน และการวางแนวของเส้นใยในชั้นผลลัพธ์การจัด anisogonic [ 7 ] ปฐมนิเทศนี้ guarantees เพียงพอความแข็งแรงสำหรับเที่ยวบิน เมื่อเปรียบเทียบระหว่างชายและหญิง ผู้ชายforewings บางชายเพราะมีเขาขนาดใหญ่เพื่อปกป้องร่างกายของมันในขณะที่ผู้หญิงไม่ได้ ผู้หญิงที่เป็น forewings ได้หนาเกราะป้องกัน [ 9 ] จากมุมมองของการเคลื่อนไหวแบบไดนามิก ,เว้านูนโครงสร้างของการเชื่อมต่อระหว่างด้านซ้ายและใช่ forewings คือมีประสิทธิภาพ docking กลไก [ 6,16 ] โดยเปรียบเทียบชนิดของแมลง พบว่า forewing ของ1 . dichotoma มีการออกแบบที่มีประสิทธิภาพในแง่ของน้ำหนัก ในขณะที่ของหน้า inclinatus เหมาะสำหรับความทนทาน [ 8 ] การ forewing inclinatus ของพีมีขนาดเล็กกว่าที่ของ A dichotoma แต่ที่หน้า inclinatus หนากว่าและได้ลายเพิ่มเติม เพื่อให้มีแรงเพียงพอ ในข้างต้นคุณสมบัติ , แบบ trabecula –โครงสร้างรังผึ้งดึงดูดของเราสนใจมากที่สุดแผ่นรังผึ้งได้ และใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมหลายปี อย่างไรก็ตาม ต้นแบบชีวภาพของพวกเขาเป็นเพียงรังผึ้ง
การแปล กรุณารอสักครู่..
