연구진은 씨앗의 내부를 보호하는 씨앗 껍질에서 영감을 얻었다. 씨앗 껍질의 미세 구조를 들여다보자 표피 세포가 별 모양을 이루고 있었다. 또 이 별 모양의 세포를 대상으로 실험한 결과 작은 타일 모양의 외장이 형성돼 씨앗 껍질이 종자를 보호할 수 있었다.
뉴햄프셔대학 기계공학과 야닝 리 부교수는 "자연으로부터 배움으로써 기하학적 구조를 맞춤화하고 소재의 강도와 탄성이 증폭하도록 아키텍처를 구성할 수 있다. 이것은 매우 다양한 응용 분야에 쓰일 수 있다.
씨앗 표피 세포의 패턴은 기계적 손상, 가뭄, 결빙, 침수, 심지어 박테리아 감염과 같은 수많은 위험으로부터 씨앗을 보호한다. 이 패턴을 이해하기 위해 연구진은 디자인 프로토 타입을 제작하고 다물질 3D 인쇄를 사용해 시제품을 만들었다. 또한 유한 요소 시뮬레이션과 기계적 실험 등으로 모델을 분석했다.
시뮬레이션을 분석하고 다른 데이터를 검토한 결과 외부 테셀레이션이라고 불리는 외투의 구조가 기계적 반응을 결정하는 데 중요한 역할을한다는 사실이 발견됐다. 구조가 더 거친 형태를 보이면 더 많은 적용 하중이 전달될 수 있다. 즉 전반적인 강도와 인성이 증가하는 것이다.
연구자들은 씨앗 껍질 미세 구조의 원리가 합성 재료의 기계적 성능을 향상시키는 유망한 접근법을 보여 주었다고 결론지었다. 이들은 이 기술이 앞으로 새로운 등급의 복합 재료, 에너지 흡수 소재, 더 튼튼한 스마트 소재 등을 만드는 데 쓰일 수 있다고 믿는다.
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