古代翼龙骨骼可以启发航空航天工程的未来

最新研究发现，翼龙化石骨骼的微观结构可能是下一代飞机更轻、更坚固材料的关键

曼彻斯特大学的科学家们使用先进的X射线成像技术，在最小的尺度上检查了史前飞行爬行动物的骨骼化石，揭示了他们手掌中隐藏的工程解决方案……或者更确切地说是手指

他们发现翼龙骨骼包含一个复杂的微小管道网络，使它们既轻便又非常坚固——其结构的细节以前从未见过

研究人员表示，这些古老的适应可能会引发一场“古仿生学”革命——利用史前生物的生物设计为21世纪开发新材料

研究结果发表在《科学报告》上

该研究的主要作者、曼彻斯特大学的博士生Nathan Pili说：“几个世纪以来，工程师们一直从大自然中寻找灵感，比如植物的毛刺如何导致维可牢尼龙搭扣的发明。但在寻求新工程发展的灵感时，我们很少回顾已灭绝的物种，但我们应该这样做。

”我们很高兴在翼龙骨骼中发现并绘制出这些微观联锁结构，我们希望有一天我们能用它们来减轻飞机材料的重量，从而减少燃料消耗，并可能使飞机更安全。“

翼龙是恐龙的近亲，是第一个实现动力飞行的脊椎动物。虽然早期物种的翼展通常约为2米，但后来翼龙进化成翼展超过10米的巨大形态。其尺寸意味着它们必须解决多种工程挑战，才能使其巨大的翼展在空中飞行，尤其是主要通过一根手指支撑其长翼膜。

该团队使用最先进的X射线计算机断层扫描（XCT）以接近亚微米的分辨率扫描化石骨骼，分辨出比人类头发宽度小约20倍的复杂结构。从未实现过翼龙翅膀骨骼内部结构的3D测绘。在这些分辨率下（~0.002毫米）

他们发现，翼龙骨骼内独特的微小管道和孔隙网络——曾经用于营养转移、生长和维护——也有助于通过偏转裂缝来防止微裂缝，同时具有生物和机械功能

通过复制这些自然设计，工程师不仅可以制造出轻质、坚固的部件，还可以结合传感器和自愈材料，为更复杂、更高效的飞机设计开辟了新的可能性

该团队表示，金属3D打印的进步可以将这些想法变为现实

Pili说：“这是一个令人难以置信的研究领域，尤其是在微观尺度上。在所有曾经生活过的物种中，大多数已经灭绝，尽管许多物种是由于快速的环境变化而不是‘糟糕的设计’而灭绝的。这些发现正在推动我们的团队对其他灭绝物种进行更高分辨率的扫描。谁知道我们可能会发现什么隐藏的解决方案。”工程师用来提炼材料的迭代过程。

“在地球上数十亿种生命排列中，独特的工程解决方案很可能已经进化出来，但已经消失在时间的长河中。我们希望释放古代自然解决方案的潜力，创造新材料，同时帮助建立一个更可持续的未来。令人惊奇的是，侏罗纪的生活可能会使21世纪的飞行更加高效和安全。“

随着航空航天工业不断追求更强、更轻、更高效的材料，大自然古老的飞行器可能是未来飞行的关键。通过回顾数亿年，科学家和工程师很可能正在为下一代航空技术铺平道路