香港城市大学/香港科技大学/华中科技大学史玉升团队：海胆刺梯度骨架-超材料水下机械感知器 | Nature

背景：自然界中普遍存在的多孔固体（如木材、海绵）通常被认为主要服务于力学功能，但其复杂形貌可能还蕴含着被忽视的感知与响应能力。研究目的：本研究旨在探究棘皮动物（如海胆刺）中生物矿化多孔固体的结构特征，揭示其潜在的机电感知机制，并利用仿生设计开发新型水下传感材料。结论：研究发现海胆刺沿轴向分布的梯度多孔骨架结构，在液体流动时能产生差异电荷密度，展现出卓越的机电感知能力，其响应性能远超生物视觉。通过3D打印技术成功仿制了该梯度结构，其电压输出和信号差分幅值显著优于无梯度样品。基于此，团队构建了一种“结构即传感”的超材料机械感受器，能够在水下实现无需外置传感器的时间分辨自监测与空间映射，为开发先进的水下时空传感技术与水资源利用材料开辟了新途径。