工程師們創(chuàng)造出新的超輕、抗壓強度高的韌性超材料
在本周發(fā)表在《先進(jìn)材料》上的一項研究中,加州大學(xué)歐文分校和佐治亞理工學(xué)院的工程師們描述了一類新的機(jī)械超材料的產(chǎn)生,這種超材料可以消除變形以防止失效。他們的做法是轉(zhuǎn)而采用張拉整體,這是一種有百年歷史的設(shè)計原則,在這種原則下,孤立的剛性桿件被集成到一個靈活的系繩網(wǎng)中,以產(chǎn)生非常輕質(zhì)的自拉伸桁架結(jié)構(gòu)。 從950納米直徑的構(gòu)件開始,該團(tuán)隊使用復(fù)雜的直接激光書寫技術(shù)來生成尺寸在10到20微米之間的基本單元。這些單元被構(gòu)建成8個單元的超級單元,可以與其他單元組裝成一個連續(xù)的結(jié)構(gòu)。然后,研究人員進(jìn)行了計算建模和實驗室實驗,觀察到這些構(gòu)筑物表現(xiàn)出獨特的均勻變形行為,沒有局部的過應(yīng)力或使用不足。 研究小組表明,與最先進(jìn)的晶格排列相比,新的超材料的變形能力增強了25倍,能量吸收也增加了一個數(shù)量級。 在與其他兩種最先進(jìn)的納米級結(jié)構(gòu)的比較中,UCI和佐治亞理工學(xué)院的研究人員(中)創(chuàng)建的時空晶格在變形能力上提高了25倍,在能量吸收上也有數(shù)量級的提高。 |