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購買商品 討論留言 建置部落 參與溝通 訂閱新聞 列印此頁 自然啟發+人工智慧 開發更輕更強更韌仿生結構材料 大 中 小 〔新網記者歸鴻亭台北報導〕 　材料科學與工程發展迄今，面臨許多瓶頸，如難以兼具輕量化、高強度與高韌性，常需在性質與材料選擇間做取捨；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。 國立清華大學教授陳柏宇在材料科學與工程發展領域研究成就驚人。(科技部提供) 　國立清華大學教授陳柏宇獲國際頂尖期刊《自然》(Nature)1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。這些新知與陳柏宇致力的研究互相契合，都是師法自然，用以啟發更輕更強更韌的仿生結構材料。 　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：(1)具功能梯度『剛柔並濟』的側向支撐：前段緊密契合可保護重要的內臟器官；而中段和後段在受壓時可產生局部或大幅度的變形，有助鑽進石縫躲藏或樹皮間隙中覓食。(2)拼圖狀的榫接結構將翅鞘緊密相連，其層狀的微結構受力時，層與層間形成微小裂縫，造成體積膨脹，使突起與凹槽扣鎖得更緊密，可大幅提升韌性與可靠度。此發現可望解決不同材料的接合處因應力集中於較窄的頸部，造成脆性斷裂而提早失效的問題，可應用於航太、機械工程、建築等領域。 　惡魔鐵鎧甲蟲只是自然界眾多具優異性能的範例之一，陳柏宇曾研究貝殼、螃蟹殼、鹿角、羊角、巨嘴鳥喙、鳥羽、鯊魚/食人魚牙齒、魚鱗、鱷魚/犰狳冑甲、眼鏡蛇蛋殼、烏賊骨板等生物材料，發表於《Science》等期刊並著有仿生材料教科書。他表示，有別於人造材料之性質常取決於材料選擇，生物材料最擅長的是結構設計，常用的策略則是「減法」和「乘法」，高效運用有限的材料達到輕量化並藉由不同尺度結構間的強化/增韌機制大幅提升性質與功能。然而，其複雜的多階層結構使仿生材料的製程困難度提高，成本大幅增加，限制其發展應用。如何找出關鍵而可行的最佳化結構設計，跳脫「仿」生的框架，邁向生物「啟發」的新思維，人工智慧扮演重要的角色。 　目前陳柏宇與台灣大學土木系、應力所和成功大學工科系跨領域團隊合作，執行科技部工程司智慧仿生材料與數位設計平台專案計畫―『利用仿生及材料基因數位技術平台設計並開發具優異機械性能之創新輕量化結構材料』並擔任總主持人，整合多階層結構分析、機械性質量測、多尺度模擬、人工智慧、機器學習、3D列印與功能驗證，有系統的研究多種兼具優異機械性質的生物材料，如由貝類珍珠層微觀結構啟發，透過機器學習設計具高韌性的複合材料2、由楓香果實啟發，設計超輕量、高強度的孔洞材料3、由甲蟲外殼啟發，開發耐衝擊、高能量吸收的螺旋梯度結構、由蜻蜓翅膀啟發，利用基因演算法生成輕、強、韌的二維材料等。 整合「生物啟發」、「人工智慧」與「先進製造」可望突破現有結構材料之瓶頸與限制，創造無限可能。(科技部提供) 　研究團隊致力於建構生物材料結構與性質資料庫並開發材料性質預測系統與材料設計平台，本研究之衍生技術「整合人工智慧與材料基因技術之仿生輕量化結構材料設計平台」榮獲科技部「2019未來科技突破獎」，並獲選為11個全球首創的亮點技術之一。目前應用實例包括利用AI設計具仿生微結構的鞋中底，可針對回彈、支撐、緩衝等性質需求進行區域化/客製化設計並以3D列印一體成形，突破傳統鞋中底難以兼顧不同功能需求的限制。整合仿生結構設計、人工智慧與金屬3D列印技術，開發可調控孔隙率、微結構與機械性質的新型輕量化醫用合金，可應用於人工椎間盤、骨材等生醫領域。此外，此技術可應用於自行車、汽車、航太、智慧機械等產業。綜言之，整合「生物啟發」、「人工智慧」與「先進製造」可望突破現有結構材料之瓶頸與限制，創造無限可能。 大 中 小 頻道:數位傳播　分類:產業經濟 採訪:歸鴻亭　發稿日期:2021/3/24 下午 06:16:16 關鍵字:材料科學,清華大學,陳柏宇,AI 可能有興趣閱讀的相關報導 桃園農業改良場發表水稻品種"桃園5至7號"迎戰氣候變遷響應淨零碳排 天然花果香植入咖啡豆產生新風味 農業部茶改場獨創技術 臺東金牌好米×臺北希望廣場 縱谷風采驚艷登場 里仁"2025加拿大果香台灣味 寶島點心新體驗"以永續農業經貿文化飲食創新開展國民外交新契機 留言板   文章主題 (回覆時可不用填) 姓　名 評　等 ★ ★★ ★★★ ★★★★ ★★★★★ Email 驗證碼 GYfx （有分大小寫）   同步在Facebook上發表 留言內容   回覆主題 無 圖片 只限jpg檔和png檔           購買商品 討論留言 建置部落 參與溝通 訂閱新聞 列印此頁 閱讀更多歸鴻亭報導 [歸鴻亭報導列表] 頻道 分類 發稿時間 標題 捐贈贊助 文化藝術 2026/3/26 下午 06:12:12 深度探討教養難題 果陀舞台劇"深夜小狗神秘習題"將巡演全台 捐贈贊助 文化藝術 2026/3/24 下午 08:36:04 2026臺灣戲曲藝術節"紅蝴蝶追香"聲音特展 向歌仔戲黃金內台時期致敬下篇 捐贈贊助 文化藝術 2026/3/24 下午 07:54:57 2026臺灣戲曲藝術節旗艦製作麥寮拱樂社"金銀天狗" 向歌仔戲黃金內台時期致敬上篇 養生健康 醫療保健 2026/3/24 下午 06:08:06 母子連心"肝"願救母 馬偕團隊挑戰12小時高難度手術帛琉首例轉診來臺換肝病人歡喜出院 養生健康 醫療保健 2026/3/19 下午 06:06:48 百萬民眾為皮蛇高風險族群 腦中風學會揭2大迷思 養生健康 醫療保健 2026/3/18 下午 07:56:47 天旋地轉不只是頭暈 臺北榮總研究7成偏頭痛患者深受前庭症狀困擾 閱讀更多新網專題 [新網專題列表] 頻道 分類 發稿時間 專題標題 捐贈贊助 文化藝術 2026/3/26 下午 06:12:12 深度探討教養難題 果陀舞台劇"深夜小狗神秘習題"將巡演全台 捐贈贊助 文化藝術 2026/3/24 下午 08:36:04 2026臺灣戲曲藝術節"紅蝴蝶追香"聲音特展 向歌仔戲黃金內台時期致敬下篇 捐贈贊助 文化藝術 2026/3/24 下午 07:54:57 2026臺灣戲曲藝術節旗艦製作麥寮拱樂社"金銀天狗" 向歌仔戲黃金內台時期致敬上篇 養生健康 醫療保健 2026/3/24 下午 06:08:06 母子連心"肝"願救母 馬偕團隊挑戰12小時高難度手術帛琉首例轉診來臺換肝病人歡喜出院 數位傳播 國際現勢 2026/3/23 下午 07:00:08 里仁以永續行動響應"榮邦計畫" 外交部長林佳龍與史瓦帝尼大使館親臨"史瓦帝尼文化節"開幕儀式 捐贈贊助 文化藝術 2026/3/19 下午 07:19:03 國光劇團"永恆時尚-春分"翻玩經典 3日4場將藝術品質轉化為品牌信任 養生健康 醫療保健 2026/3/19 下午 06:06:48 百萬民眾為皮蛇高風險族群 腦中風學會揭2大迷思 養生健康 醫療保健 2026/3/18 下午 07:56:47 天旋地轉不只是頭暈 臺北榮總研究7成偏頭痛患者深受前庭症狀困擾 捐贈贊助 文化藝術 2026/3/18 下午 05:33:07 從臺北走向國際前進歐洲3大國際音樂殿堂 2026臺北市傳藝季24套31場節目繽紛登場 養生健康 醫療保健 2026/3/18 下午 04:05:34 長庚醫院完成角膜基質內環植入術 再創國內角膜治療里程碑 第1頁，總共1596頁 最後1頁 後1頁 後10頁 後100頁 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 閱讀更多新網新聞 [新網新聞列表] 頻道 分類 發稿時間 新聞標題 資訊科技 虛擬網路 2026/1/7 下午 07:26:02 國科會TTA領新創征戰CES2026 展現AI國力獲全球新創生態系高度青睞 捐贈贊助 文化藝術 2026/1/7 下午 07:10:48 TSO第15屆"明日之星" 陶麥可錢欣以音樂啟程站上交響舞台迎向未來 親子銀髮 青少兒童 2026/1/7 下午 06:53:17 守護幼生營養均衡 持續補助公立幼兒園餐點費 養生健康 醫療保健 2026/1/7 下午 06:28:52 新北首例精準標靶治療 亞東醫院:晚期攝護腺癌迎新希望 捐贈贊助 文化藝術 2026/1/7 下午 06:13:17 Taiwan Top團隊齊聚衛武營 TT之夜揭曉年度最佳團隊 捐贈贊助 經史子集 2026/1/5 下午 07:16:16 世界的臺灣記憶免費開放全民共享 臺史博"海外史料看臺灣資料庫"正式上線 婚喪喜慶 回憶紀念 2026/1/5 下午 04:33:53 苗栗縣傳統工藝"剪黏"保存者鄭盛宏辭世 文化部將頒贈旌揚狀 婚喪喜慶 回憶紀念 2026/1/4 下午 06:18:47 新北市口述傳統"相褒歌"保存者高羅珠辭世 文化部頒贈旌揚狀 捐贈贊助 文化藝術 2026/1/3 下午 07:34:49 書劍江山志在雲霄 孔昭順李再鈐施春茂郭成樵樊湘濱聯展開幕 捐贈贊助 文化藝術 2026/1/2 下午 07:53:49 台北愛樂少年樂團20週年音樂會 邀請臺灣旅美小提琴家曾耿元以樂音接棒迎向新篇章 第1頁，總共1772頁 最後1頁 後1頁 後10頁 後100頁 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 閱讀更多新網工商 [新網工商列表] 頻道 分類 發稿時間 工商標題 工商新聞 餐飲美食 2025/3/17 下午 07:33:22 傳承經典江浙風味發展創新潮流料理 上海鄉村南京16門市開幕 工商新聞 旅遊民宿 2020/6/23 下午 07:34:23 富豪旅遊強推拉拉山采風! 來一趟最安心的旅遊 工商新聞 家庭百貨 2020/4/12 下午 02:09:26 夏日將至 別忘平日做好冷氣保養避免損壞維修 工商新聞 健康醫美 2019/1/7 下午 06:21:12 近視人口激增 飛秒雷射治療近視成主流 工商新聞 家庭百貨 2018/12/19 下午 08:12:25 "歐華有愛助罕病" 善款用於罕見疾病家庭醫療照護 工商新聞 健康醫美 2017/9/15 下午 03:12:22 張懷媗拍戲意外 走過暗黑轉戰生技保健食品重生 工商新聞 時尚精品 2017/4/20 下午 07:34:44 林心如站台 玉世家開拓大遠百首間中部據點 工商新聞 健康醫美 2017/4/12 下午 06:05:33 翻轉運動觀念 學齡後兒童每日應60分鐘身體律動 工商新聞 家庭百貨 2017/3/7 下午 09:11:16 掌廚人就該拿好刀好鍋 德國廚房用具全新產品上市 工商新聞 文化教育 2017/1/12 下午 08:21:35 105年大學學測指考 羅傑英文小班制成績亮麗 最後1頁 後1頁 後10頁 後100頁 前100頁 前10頁 前1頁 第1頁

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