农业害虫也能当“材料大师”？中国农科院与大连理工大学联合团队。从亚洲玉米螟幼虫的“铁头”里找灵感。研制出新型仿生水凝胶，抗冲击韧性达23534J/m²。性能比传统水凝胶提升超千倍，成果发表于《先进材料》。 亚洲玉米螟幼虫是常见农业害虫。专门钻蛀玉米茎秆，啃食内部组织。它的头壳只有几毫米厚，却能抵御持续冲击。在坚硬的玉米茎秆中畅通无阻，秘诀藏在头壳结构里。 团队通过显微镜观察发现，幼虫头壳内层表皮。是独特的层状结构，外层坚硬抗冲击。内层柔韧能吸能量，刚柔并济化解冲击力。这种“硬壳+软芯”的设计，让小幼虫拥有了“铁头功”。 研究团队复刻了这一自然智慧。通过调控蛋白质样聚合物的层级组合。优化界面结合方式，让水凝胶实现高效能量耗散。新水凝胶的结构和幼虫头壳对应。外层是刚性聚合物网络，内层是柔性弹性体。 两者通过共价键紧密连接，冲击来临时。外层先阻挡，内层再拉伸变形吸能。层层缓冲，把冲击力降到最低。补充个关键数据，传统水凝胶韧性通常不足20J/m²。新型仿生水凝胶直接突破23000J/m²，提升幅度达1176倍。 它还兼具高弹性和生物相容性，含水量达85%。拉伸后能快速回弹，不会轻易断裂。就算在-20℃的低温环境中，也能保持柔韧性。不会像普通水凝胶那样变脆碎裂。 实测场景中，这款材料表现超亮眼。搭载该水凝胶防撞支架的农业无人机。在模拟果园复杂环境中多次碰撞。机身完好无损，仍能稳定飞行。而装了传统材料支架的对照组。一次碰撞后就直接坠毁，零件散落。 除了智能农机，它还有很多应用场景。柔性机器人领域，可用于制造关节部位。既耐磨抗冲击，又能灵活弯曲。可穿戴设备方面，能做成防护垫、运动护具。贴合皮肤不闷热，还能吸收撞击力。 生物医学领域，它的生物相容性优势明显。可用于伤口敷料、组织工程支架。既能保护创面，又能促进愈合。甚至能做成柔性传感器的封装材料。在潮湿环境中也能稳定工作。 团队还做了进一步优化，在水凝胶中加入纳米纤维。让其抗撕裂性能再提升30%。未来计划通过3D打印技术。实现复杂形状的精准制备，拓展更多用途。 这项研究也为工程材料创新，开辟了仿生新路径。自然界的生物经过亿万年进化。早已演化出最适应环境的结构。从害虫“铁头”到仿生材料，是人类向自然学习的又一成果。 目前该技术已申请多项国家专利。部分应用场景已进入中试阶段。预计2026年可实现小规模量产。未来有望替代部分传统橡胶、塑料材料。在多个领域发挥重要作用，推动材料产业升级。 信源： 1. 仿生水凝胶：从玉米螟幼虫头壳到高性能材料，2025年11月19日，中国科普网 2， 新型仿生水凝胶赋能智能农机 抗冲击性能提升千倍，2025年12月1日，人民日报客户端
