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超质料可从柔性“秒变”刚性

在智能可穿戴设备和柔性机器人中具有广泛应用前景。 低重量时的高强度和高刚度。在智能可穿戴设备和柔性机器人中具有广泛应用前景。 低重量时的高强度和高刚度。但一旦构建完成,其属性将为所欲为更改或调整。

  美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室和加州大学圣地亚哥分校共同开展的新项目,旨在利用磁场创造一种具有动态可调机械特性的机械超质料,同时又不会引起显著的形状变化。他们采用了所谓的4d打印技术,其得名于3d打印物体可随时间转变形状,时间是第四维度。通常,这种类型的结构会对刺激(热、水化作用或磁场)作出响应而转变形状。研究人员开发的场响应超质料(frmm)可根据磁场的变化转变其性质。

  然而,与典型的4d打印质料不同的是,其不会转变整体形状,而是转变刚度。其制造过程是,首先通过3d打印制作机械超质料,该质料由空心梁而非典型的实心梁组成。打印出中空管状超质料后,将磁流变流体注入梁芯,完成场响应超质料的制造。磁流变流体由磁性颗粒组成,悬浮在非磁性介质中。当流体存在磁场时,磁性粒子沿磁场线排列成链,增添了流体的刚度,从而同时增添了整体结构的刚度。

  当磁场被移除时,流体表现为液体,能够自如流动。研究人员表示,这种磁机械效应不仅仅是一个开关响应,结构的刚度还可通过施加的磁场强度进行调整。通过细致选择管状结构,场响应超质料的机械性能可在不到一秒的时间内展现出高达318%的拉伸刚度。研究人员认为,场响应超质料可用作柔性机器人中的可变刚度接头,并可集成到智能可穿戴设备中,这些可穿戴设备在别国磁场的情况下是灵活的,但在检测到威胁时可转变属性以吸收冲击或振动。

  总编辑圈点看置之不闻摸不着的磁场,真是一种神奇的客观存在!在现代科技和人类生活中,从发电机、电动机、变压器、电报到加速器、热核聚变装置……战胜与磁现象有关。如今,连质料的软硬都能瞬间因之转换,脑补一下,机器人、电子设备乃至人类被赋予“变形超能力”后,将是何种魔幻世界?!搜索复制