一个新设计的3D打印仿生蝙蝠翼可以模仿真实蝙蝠的扑翼运动，帮助生物学家模拟哺乳动物的飞行方式，并帮助空气动力学研究人员研究新型扑翼飞机。在建造和修改这个仿生翼的过程中，布朗大学的研究人员偶然发现了一些结构修复方法，这些方法有助于了解蝙蝠身体是如何进化出飞行能力的。
蝙蝠翼是极其复杂的机械装置，能产生升力和推力，帮助飞行中的哺乳动物快速追逐昆虫猎物，长途飞行，以及在密集的同类群中灵巧地移动。蝙蝠的翼几乎覆盖了它们的整个身体，由两根臂骨和五个手指状的数字支撑，覆盖着有弹性的皮肤，这种皮肤可以拉伸至原尺寸的400%。基于蝙蝠设计的微型飞机可能成为高效的小型扑翼无人机，但研究人员需要了解蝙蝠是如何工作的。
然而，研究真实动物存在一些挑战，布朗大学的研究生Joseph Bahlman解释道，他领导了该项目。“我们不能让一只蝙蝠以每秒8赫兹的频率扇动翅膀，然后将其提高到每秒9赫兹，看看会有什么不同，”Bahlman说。“它们不会那样配合。”
研究人员制作了一个“仿生”蝙蝠翼，来自布朗大学，发布在Vimeo上。
取而代之的是，Bahlman和他的团队打印了塑料蝙蝠骨骼，并在上面拉伸了硅橡胶“翼膜”。骨骼通过电缆连接，电缆充当肌腱，这些电缆由内置的伺服电机驱动。团队可以将机翼放入风洞中，测试一系列参数，如翼拍动频率、相关能量需求、升力和阻力等。该模型基于一只小犬面果蝠的翅膀。
扑翼飞机（以及动物）通过向下拍动产生升力，并稍微折叠翅膀；想象一下向前和向后耸肩，或者旋转手腕。一些向下拍动产生的升力会被向上拍动产生的阻力抵消。为了避免这种情况，鸟类和蝙蝠在向上拍动时会稍微折叠翅膀。通过使用这个机器人，Bahlman及其同事发现，折叠翅膀可以将净升力增加近50%——这是对扑翼飞行工作原理的一个有益认识。
但这项研究可能因其对蝙蝠生物学的见解而更具吸引力。例如，在翅膀测试期间，机翼“肘部”的凹槽接头一直断裂。Bahlman最终用钢缆将其缠绕起来以保持完好，就像真实动物中连接关节的韧带一样。该团队还意识到，真正的蝙蝠在肘关节处有一组大肌肉，研究人员认为这可能是为了防止肘部弯曲到断裂点而进化的。
然后，在进一步的测试中，翼膜的前缘开始撕裂。Bahlman也用弹性线加固了它。根据布朗大学的新闻稿，这种修复方法最终类似于加固真实蝙蝠翼的肌腱和肌肉结构。
这强调了这些翼结构的重要性——并且有助于解释为什么蝙蝠会受到一种名为Geomyces destructans的破坏性真菌的严重损害，该真菌会覆盖它们的脸部和翅膀。这种真菌会导致一种致命的疾病，称为白鼻综合征，其特征性症状之一是翼膜严重感染和损伤，导致蝙蝠无法飞行。
据布朗大学称，这个仿生蝙蝠翼将有助于解答关于蝙蝠飞行的更多问题，尤其是在团队开始调整其组成之后。研究人员希望改变一些材料来研究骨骼的柔韧性、重量和其他特性。与此同时，他们的初步研究发表在《仿生学与仿生学》杂志上。
