美国试验室研收回新资料：可在流体与固体形态间自在切换

IT之家 1 月 22 日新闻，美国加州理工学院 Chiara Daraio 试验室的研讨职员发明了一种新型资料，这种资料在应力感化下表示出奇特的性子，可能在某些前提下像流体一样活动，而在其余前提下则像固体一样稳固。据IT之家懂得，这种被称为“多链架构资料”（Polycatenated Architected Materials，简称 PAMs）的翻新物资，联合了流体的柔性跟固体的稳固性，使其在防护设备、生物医学装备跟呆板人技巧等多个范畴存在普遍的利用潜力。为了更好地舆解这种资料，加州理工学院的研讨团队起首经由过程盘算机建模计划了 PAMs，模仿了典范晶体物资的晶格构造。但是，与存在牢固粒子的传统晶体差别，PAMs 由彼此环绕的环或笼状构造构成，这使得其外部元素之间可能产生更静态的彼此感化。研讨团队应用进步的 3D 打印技巧，应用丙烯酸聚合物、金属等多种资料，将这一计划变为事实。他们制造了直径约 5 厘米的小型破方体或球体原型，并对其停止了多种应力测试以察看其反映。Daraio 试验室的博士后学者周文杰（Zhou Wenjie Zhou，音译）具体描写了试验进程：“咱们从紧缩开端，每次逐步增添压力。而后实验了简略的剪切力，即施加横向力，相似于试图扯破资料。最后，咱们停止了流变学测试，察看资料在改变感化下的反映，先迟缓改变，而后逐步放慢跟增强。”试验成果表现，PAMs 可能依据施加的应力在流体跟固体状况之间切换。周文杰说明说，在剪切应力下，PAMs 表示得像水一样“零阻力”，由于其外部组件像链条一样彼此滑动；而在紧缩下，这些构造则变得完整刚性，表示出固体的特征。Chiara Daraio 将 PAMs 描写为“一种真正的新型物资”。她指出，与固体晶格或像年夜米、咖啡如许的颗粒资料差别，PAMs 联合了这两者的特征。PAMs 中的粒子像晶体构造一样衔接，但又能够自在挪动跟滑动，从而构成一种可能在差别状况之间切换的静态资料。Daraio 还夸大，PAMs 存在高度的可定制性：“你能够用柔嫩的资料或硬质资料打印它们。”她表现，经由过程转变外形或晶格衔接方法，能够直接影响资料的行动，使其在差别前提下一直表示出流体跟固体之间的过渡特征。Daraio 进一步指出，PAMs 的研讨存在主要的迷信意思：“在从前的 20 到 30 年里，建构化资料始终是一个主要的子范畴。”PAMs 的奇特之处在于它弥补了颗粒资料跟弹性可变形资料之间的空缺，代表了一个“引人入胜的前沿范畴”，可能从新界说迷信跟工程中的资料分类跟特征。PAMs 的潜伏利用范畴普遍，但现在仍处于摸索阶段。Daraio 夸大了这种资料的奇特机能：“这些资料存在奇特的能量接收特征。因为每个元素都能够绝对滑动、扭转跟重组，它们可能十分高效地耗散能量。”这一特征使其在防护设备（如头盔）跟包装资料中存在超出现有泡沫资料的潜力。别的，对 PAMs 的微不雅研讨还标明，这种资料可能对情况安慰作出自动反映。它们在电荷跟物理力的感化下会收缩或压缩，这为其在生物医学装备跟软体呆板人等范畴的利用供给了可能性，由于这些范畴对资料的顺应性请求极高。这项研讨已宣布在《迷信》杂志上，题为《3D 多链架构资料》。