大自然又来了！自然界总能为我们提供一些有用技术的蓝图，而谦逊的海胆正是最新的贡献者。科学家们通过模拟脊柱内部结构，设计了一类新型智能传感器。

海胆身上覆盖着可移动的刺，长期以来被认为是一种威慑和防御捕食者的手段。但根据发表在《自然》杂志上的一项新研究，它们也是复杂的感测工具。

护盾与传感器

团队想知道这些刺是否不仅仅是突出。由于海胆缺乏专门的感觉器官，他们怀疑刺可能是一种感觉工具。为了验证情况，他们在实验室中测试了活海胆。他们将一滴海水滴在脊柱尖端，并用高速摄像头测量脊柱移动的速度。

他们发现脊柱在不到一秒内旋转了大约十度。研究人员还将传感器安装在脊柱的两个不同点，当海水接触或流经脊柱尖端时，脊柱会产生电流爆发。

活海胆和死海胆的刺都进行了测试，由于两者都会产生电信号，团队得出结论：电流源自刺的物理结构，而非活体组织或神经。

关键在于立体板，即脊柱内部的骨质材料，充满了细小的开口。这些空隙在基部变大，向尖端逐渐变小且更拥挤。当水流通过它们时，会与脊柱表面材料相互作用，产生微小的电压尖峰。这些结构在尖端比基部更强，表明该结构可能帮助海洋无脊椎动物感知局部水流。

人工刺

为了验证能否重现这种效果，团队用塑料和陶瓷3D打印了人工脊柱。当水流过它们时，它们就会产生电力。

团队在论文中写道：“这种梯度细胞结构赋能的机械电感知已被3D打印的人造脊柱状陶瓷和聚合物样品复制，显示出输出电压比无梯度样品增加三倍，振幅差增加了八倍。”

通过模仿刺，科学家们创造了一种三维材料，能够在无需电池的情况下实时监测水流。该技术可应用于广泛的应用领域，从水下机器人到海洋环境监测和水资源管理。

Annan Chen 等，棘皮动物立体梯度结构使机械电感知成为可能，Nature（2026）。DOI：10.1038/s41586-026-10164-9

期刊信息：《自然》