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中国医大研究:解构飞行羽毛探索未来科技

中国医药大学主导的跨领域研究国际团队,探讨鸟类羽毛的奥秘,研究成果刊登《细胞》杂志(Cell),台湾国鸟蓝鹊成为封面。(黄玉燕/大纪元)

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【大纪元2019年12月04日讯】(大纪元记者黄玉燕台湾台中报导)由中国医药大学主导的跨领域研究国际团队,以不同学科角度探讨鸟类羽毛的奥秘,研究成果刊登在2019年11月27日权威期刊《细胞》杂志(Cell),台湾国鸟蓝鹊也首次登上封面。

发表会中,美国南加州大学钟正明院士透过视讯表示,老鹰可以乘风飞翔、蜂鸟需要迅速拍打翅膀,而驼鸟、企鹅却不会飞;这种飞行风格的差异,很大程度上是由于飞行羽毛特性的不同。若能了解羽毛是如何制作的?才能更好师法自然,将其建构原则应用于科技及医学工程的创新设计。

为了探索,中国医大整合干细胞中心组跨领域团队,以多种不同学科角度探讨羽毛;并从缅甸的琥珀中,发现保存近1亿年的羽毛加以研究、对照。

干细胞中心副研究员阮文滔博士指出,经研究,飞行羽毛是由2个高度适应性的结构模组组成,中央羽轴(rachis),和周边羽片(vane)。羽轴是一根由两种材质复合而成的柱状结构,中心是多孔的髓质,藉由多样的细胞折叠,使羽毛保持轻盈。

研究也显示,羽髓、皮质是2个独立的模组化单元,若与过去的鸟类加以对照,今日鸟类是将这2种模组精妙组合,达成羽轴整体材质的最佳化,以适应生存环境的挑战。像老鹰可以在高空飞翔,蜂鸟可以快速振翅并在空中停留,或像企鹅潜入海洋悠游,即是展现了独特的羽轴结构设计。

阮文滔也揭示,依附在羽轴旁的羽片,是由许多柔软富弹性的羽枝组成,像拉链一样编织在一起,达成轻量、可恢复、并提供足够升力的“叶片”。羽片的发展使用原理类似于剪纸艺术,允许单个上表皮薄板,产生一系列不同的分支设计;每个分支带有许多小钩子,类似魔鬼毡(Velcro)的机制,允许羽片一起保持在同一平面。

干细胞研究中心主任洪士杰医师表示,鸟羽的建筑原则也可以启发未来新颖的仿生应用。如创新复合材料的发明,可有助于建造轻巧但坚固的无人机、耐用且有弹性的风力涡轮机,或更好的医疗植入物或义肢设备。

中医大表示,跨领域研究国际团队未来研究将深入解密毛囊中,如何引导同一群干细胞,达成复杂的生物结构。

责任编辑:玉珍

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