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科學家用3D打印研究可穿戴的柔性超材料

2016年8月9日 來源:科工網-國際互聯網+生態(tài)服務平臺 瀏覽 519 次 評論 0 次

    想象一個這樣的假肢,它永遠不會擦傷您,而且戴上就像一只手套那樣舒服。近日,來自以色列特拉維夫和荷蘭的科學家團隊已經開發(fā)出一種方法來生產可編程的超材料(metamaterial),這不僅可能改變殘疾人的生活,甚至有可能顛覆整個可穿戴技術和軟機器人領域。

    “可編程機器材料很適合用于假肢或者可穿戴技術,因為在這方面與身體的匹配是很重要的?!碧乩S夫大學(TAU)機械工程學院的Yair Shokef博士稱:“如果我們能夠打造出更為復雜的構建基塊,或者用其它材料來制造它們,那么可能性真的是無窮無盡?!?/span>

      研究團隊通過用一臺3D打印機打印出來的超材料方塊證明了他們的概念。當他們在兩個擁有特定圖案的表面之間被壓縮時,一個笑臉圖案就出現在了方塊的一側(見下面的視頻)

      眾所周知,普通的材料,無論是您的電腦顯示器還是咖啡杯,甚至您的貓,都是由原子和分子組成的。材料的狀態(tài)(固體、液體、氣體等)和它的特性(如導電率、硬度等)都是由它們的化學成分決定的,Shokef解釋說。

而超材料則是一種由人來設計的材料,它是由比原子或分子更大的基本單位組成的,因此其狀態(tài)和特性都是由基本單位的屬性,而非其化學成分,決定的。

“盡管超材料都是由相同的基本材料(分子、原子)組成的,但是構建超材料的基本單元尺寸會更大,往往以納米、微米,甚至毫米或厘米計。實際上我們人為地創(chuàng)造了有這些單元組成的一個結構,它的特性是由幾何結構決定的?!?/span>Shokef 解釋說。

    比如普通的鉆石,它是碳原子按照一個特定的結構,在原子尺度(10的負10次方米)上不斷復制構建的?!岸诔牧现?,對象是在更大的尺度上重復自己的幾何結構?!彼f。

事情的重點在于:當您在更大尺度上,使用更大的基本單位(不是原子)來設計材料時,您就有更多的能量去控制其“晶體”排列,于是理論上,我們就能夠控制該物質的物理特性。這也是科學家們進行3D打印超材料笑臉測試的目的。


      據中國3D打印網了解,實驗中的這個超材料經過了特定的編程,這樣它在受到來自一個方向上帶立體圖案的表面的壓縮時,就會在其他方向上產生編程設定的立體圖案變形(凹陷和突起)?!霸谝粋€看似正常的方塊上,當它被壓縮時,一個特定圖案就凸顯了出來?!?/span>Shokef博士說:“在這個超材料中,這些設計都是由人來完成的,其空間結構決定了材料的行為?!?/span>

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