勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗室（LLNL）的研究人員發(fā)(fā)明了一種新的超材料，由填充鐵磁流體的掏空3D打印晶格結(jié)構(gòu)組成，當暴露在磁場(chǎng)中時(shí)立即變硬。它的潛在用途包括從軟機器人和光學(xué)外殼到智能裝甲，就像蝙蝠俠在黑暗騎士中的電子硬化“記憶布”斗篷一樣。

由LLNL工程師Julie Jackson Mancini領(lǐng)導的研究小組開(kāi)始建造可調(diào)諧的超材料，特別是場(chǎng)響應機械超材料（FRMM）。他們采用了非平坦的大面積投影微光刻（LAPμSL）平臺，該平臺專(zhuān)門(mén)在大空間內(nèi)進(jìn)行3D打印微尺度特征; 需要這樣的技術(shù)要求來(lái)生產(chǎn)(chǎn)測試所需的復雜管狀晶格結(jié)構(gòu)的薄壁。在3D打印之后，格子被注入磁流變液，因此壁必需足夠強以處理加載壓力和鐵磁流體的額外重量，但也足夠靈活，以便能夠檢測和測量磁場(chǎng)時(shí)的剛度變化。

大多數(shù)具有動(dòng)態(tài)(tài)機械性能的超材料需要幾分鐘或幾小時(shí)才能發(fā)(fā)生變化。FRMM的響應時(shí)間不到一秒。當施加特定的磁場(chǎng)時(shí)，鐵磁流體中的磁性分子排列成鏈，立即使晶格結(jié)構(gòu)變硬。

曼奇尼說(shuō)，“已經(jīng)(jīng)證明，通過(guò)結(jié)構(gòu)，超材料可以創(chuàng )(chuàng)造有時(shí)在自然界中不存在或可以高度設計的機械特性，但是一旦你構(gòu)建成功這個(gè)結(jié)構(gòu)，你就會(huì )被這些屬性所困擾。這些超材料的下一個(gè)演變是能夠根據(jù)外部刺激調(diào)整其機械特性。但是他們通過(guò)改變形狀或顏色來(lái)做出反應，得到響應所需的時(shí)間可以是幾分鐘或幾小時(shí)。使用我們的FRMM，整體形式不會(huì )改變，響應非?？?，這使得它與其他材料區(qū)別開(kāi)來(lái)?！?

除了剛度之外，還可以調(diào)整磁場(chǎng)以調(diào)用各種機械性能，Mancini解釋說(shuō)：“真正重要的是通過(guò)調(diào)節(jié)磁場(chǎng)強度，我們可以得到廣泛的機械性能。即時(shí)，遠程可調(diào)性的想法為許多應用打開(kāi)了大門(mén)。并且先進(jìn)的懸架系統(tǒng)和航空航天部件也可以從非?？燜?，精確的運動(dòng)中受益，而不需要笨重的伺服系統(tǒng)。

該團隊現(xiàn)在正在努力將這兩種材料融合成單相材料，不需要手動(dòng)鐵磁流體注入步驟。研究小組成員之一Ken Loh教授評論說(shuō)，該技術(shù)的未來(lái)發(fā)(fā)展“可能會(huì )產(chǎn)(chǎn)生新技術(shù)，例如戰(zhàn)斗機的靈活裝甲，當發(fā)(fā)現(xiàn)威脅時(shí)會(huì )瞬間變硬?！?

來(lái)源：中國3D打印網(wǎng)(wǎng)