仿生魚設(shè)計大比拚！ 中山大學(xué)流魚型式競賽學(xué)生展創(chuàng)意
中山大學(xué)流魚型式競賽今年選手，來自海洋生物科技暨資源學(xué)系和海洋環(huán)境及工程學(xué)系。圖：中山大學(xué)提供
以自然為師的仿生科技，被譽(yù)為新生物經(jīng)濟(jì)時代的永續(xù)科技。國立中山大學(xué)ORCA（Ocean‐awareness Revival and Co‐learning Alliance）共學(xué)群主辦「流魚型式水下仿生設(shè)計競賽」，學(xué)生融合海洋知識與3D列印技術(shù)，比拚看誰設(shè)計的魚體「游得遠(yuǎn)且不觸地」，最後由海洋工程學(xué)系學(xué)生團(tuán)隊仿照全世界游得最快的劍魚，打造輕巧的流線型仿生魚體，成功游出冠軍。
該競賽以三面向評分，分別為仿生應(yīng)用、設(shè)計原理以及實際下水模擬結(jié)果。競賽當(dāng)天，現(xiàn)場水槽邊架設(shè)滑輪組，將細(xì)繩連接仿生作品與砝碼，藉由6種不同重量的砝碼，由重到輕分次拉動，拖曳水中的仿生作品，觀測每組作品在動力消失後慣性移動的距離、時間，移動越遠(yuǎn)、愈持久的作品，表示抗阻力效率愈高，再以6次成績綜合評分。「魚體若觸地、無法直線前進(jìn)、碰撞水槽牆壁則視為結(jié)束。」中山大學(xué)海工系副教授陸曉筠指出，其中的技巧相當(dāng)繁複，魚體太重很快就會停止，太輕就容易浮上水面，如何取得平衡是一大挑戰(zhàn)。
今年選手來自海洋生物科技暨資源學(xué)系和海洋環(huán)境及工程學(xué)系，第一名組別「乾拳魚麵」模仿劍魚的身形，盡可能減少魚體表面阻力。評審點評「輕巧的體型表現(xiàn)很好，可以穩(wěn)定游出一個距離」。「乾拳魚麵」選手、海工系四年級林柏因表示，團(tuán)隊最初就決定目標(biāo)是小巧且輕型的魚體，以符合越輕的砝碼重量，魚體的設(shè)計主要是以符合流體力學(xué)的的特徵去做篩選，最後選定材料。他們藉由這次競賽，學(xué)到理論的實踐和限制，有很多狀況是課本上行得通的，但放在實際就會面臨預(yù)算與期限的限制而有所妥協(xié)。另一組組別「魚魚魚」模仿大洋魚類設(shè)計，魚體身形結(jié)合了鮪魚、旗魚與劍魚的奇美拉。
圖：中山大學(xué)提供
「很多學(xué)生聽到工程、流體力學(xué)等生硬名詞就感到害怕，希望用輕鬆有趣的方式，結(jié)合共學(xué)群、競賽、工作坊，引導(dǎo)學(xué)生跨域?qū)W習(xí)。」共學(xué)群團(tuán)隊表示，本次前導(dǎo)工作坊由海洋科學(xué)系副教授廖德裕帶領(lǐng)學(xué)生了解魚體演化與流體的關(guān)係，如溪流生物體態(tài)如何能抗急流，尾、鰭、表皮各自具備持久的續(xù)航力或爆發(fā)力，認(rèn)識仿生構(gòu)造；海工系助理教授葉博弘讓學(xué)生親自觀察魚類在水槽中如何降低阻力；機(jī)電系副教授系王郁仁講解3D列印技術(shù)。系列活動學(xué)生需要投入大量課餘時間自主學(xué)習(xí)，「要過關(guān)斬將可不容易！」
今年活動邁入第三屆，共學(xué)群團(tuán)隊觀察，前兩屆學(xué)生會嘗試複合媒材，但複合材料受水壓衝擊易分解，表現(xiàn)不如3D列印成型穩(wěn)定，因此今年清一色以3D列印製作。競賽場地今年也改採實驗水槽，比起往年的塑膠水池，穩(wěn)定度更高，可更加凸顯仿生魚本身特性，中山大學(xué)期待日後能培育選手踏入國際仿生設(shè)計競賽殿堂。
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