创建智能,变形材料是一个特别关注目前在材料科学领域。亚博网站下载亚博老虎机网登录然而,这项技术还相当新。问题存在,特别是材料刚性和整合,但目前的研究是为这些问题提供创新亚博网站下载的解决方案。
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变形材料:概述和潜在的应用亚博网站下载
开发可调的变形材料是其中一个最令人兴奋的在材料科学领域的研究。亚博网站下载亚博老虎机网登录
这些新一代材料已经探索了它们的使用等众多领域亚博网站下载的可穿戴技术,智能传感器、柔软的机器人,和清洁能源。
合成材料的变形仍在起步阶段,研究天然结构,可以改变亚博网站下载他们的形态已经通知的发展领域。生物结构的一些例子展示这些功能包括植物组织、肌腱和骨骼肌。
这个新类的材料可以在应对外界刺激改变亚博网站下载自己的形态。
然而,很难创建材料,可以变成任何形状和维护:他们的变形能力是有限的几个亚博网站下载稳定的配置。
新的研究开发了一种材料任意范围的变形能力,为提高铺平了道路的多功能材料,可以用于许多应用,如机器人技术、体系结构和生物技术。亚博网站下载
创建Totimorphic变形材料亚博网站下载
有两个需要变形的材料似乎矛盾的:刚性和一致。亚博网站下载刚性锁材料到位,但如果它太死板不能形成新的形状。顺应允许新的形状的材料,但如果这顺应过高,材料是“软”。
创建一个适合的材料都要求将改善一系列重要产品的商业可行性。
这项研究发表在网上PNAS,使用一个方法基于中立稳定的单位。单元电池使用两个刚性元素,杆和支撑,有两个可伸缩的弹性弹簧。使用一个中立稳定的优势单位细胞是细胞中的能量平衡的刚性和弹性的元素。
这意味着他们可以无限的位置和方向之间的过渡,保持稳定。他们类似于一个Anglepoise灯保持稳定,由于弹簧抵消重力作用于灯的头。
材料开发亚博网站下载的研究被称为“totimorphic”可以变成任何稳定的配置和基于几何。
通过与稳定的关节连接单个细胞,研究人员能够建立一个广泛的二维和三维结构。
Totimorphic结构材料
的基础材料是一个最小的中立稳定(NS)单元,连接由两个“零长度”温泉,杆和刚性链接。零长弹簧拉伸明显与其他长度有关。
点附件连接杆和杆之间的弹簧。杆,自由旋转,通过平面关节连接。配置的范围可能具有一个内部角。
单位细胞的几何形状可以改变通过改变其大小和活动杆的长度。
此外,细胞的弹性响应可以通过调整修改链接和struts的长度或弹簧的刚度。正是这种结构的可调谐性以及可叠起堆放的性质的单位细胞,使他们有吸引力的目标,大量的工业应用。
潜在的形状和可伸缩性
该团队使用数学模型和实际演示探索和证明材料的变形能力。一张totimorphic材料可以操纵的多个形状:他们可以蜷缩成一团,扭成螺旋,演变成不同的可识别的结构如的脸。材料还可以承受重量。
创建稳定totimorphic材料可以符合一个无限数量的亚博网站下载形状而保留其刚度为该领域提供了有趣的可能性。的主要含义是,他们可以用于应用程序不管规模由多个单元被连接在一起。
它们可以扩大使用在建筑,创造创新的建筑材料,对它们的环境,或按比例缩小创建智能,机器人变形传感器和生物技术和软的材料。亚博网站下载
未来
同时totimorphic材料仍处于初亚博网站下载级阶段,他们表现出巨大潜力行业的未来。聪明,变形材料,可以同时保留刚度同时符合任何亚博网站下载形状有可能导致材料科学范式转变的21亚博老虎机网登录圣世纪。
进一步阅读:
Chaudhary G et al . (2021)Totimorphic总成从中立稳定单位118(在线)PNAS (42) | pnas.org。可以在:https://www.pnas.org/content/118/42/e2107003118
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