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这项疯狂的设计可以让材料从橡胶般的柔软变成钢铁般的坚硬!

2017年2月1日21:00 未解之谜网

你的下一辆车子可以是它自己的安全气囊。

研究人员发现一种调整材料的方法,如此,它的硬度可以在软橡胶和硬钢铁之间转变,只要在材料上面施加一点应力。

对于超材料(metamaterial)的这种新设计,材料被改造成具有在自然界没被发现的特性,可以有各种的用途;例如直接被安装成汽车配件的安全气囊,或是自动调整硬度的脚踏车轮胎。

造成这个方法特别有希望的原因是它很能经得起重复的转变,对于构成材料的零件不会造成任何损害,而且不会消耗太多能量。

来自密西根大学的物理学家Xiaoming Mao说:这种超材料新奇的地方在于表面可以变硬和变软。

通常,传统材料的硬度很难改变,材料在做成后不是硬的就是软的。

想想牙齿填充物,如果没有牙医进行严重的钻磨,它们的完整性在安装之后就无法被改变。

有Mao和同事发明的这项技术,这些自然规则不再起作用。如同他们的示范影片显示,新材料的几何形状是基于用连接铰链固定的微型支柱格子:

当晶格结构在张力下出现时,会改变材料的表面特性,因此在边缘周围变得更硬或更软。

但随着铰链承受所有的张力,主要结构可以维持完好不受伤害。以研究人员的字眼来说,它被拓扑地保护着。

为了让火箭在发射时保持坚硬,然后在着陆地时变得较软,或者为了让汽车方向盘在碰撞中吸收压力,这项新设计可以用来作为铺路。

Mao说:当你在开车时,你会想要车子是坚硬的,并且能乘载负荷。在碰撞期间,您会希望零件变得比较软,来吸收撞击能量并保护车内的乘客。

虽然这类型的超材料还处于早期阶段,但潜在的用途肯定足以让我们刮目相看,并且是众多合成材料创新用途中最新的。

这类型超材料的特性不仅仅是由制造它们的基本元素来界定,而且也是由这些基本元素如何组合在一起来界定。有助于科学家创造出材料来做一些事物,像是逃避雷达或在加热或冷却时改变状态。

这是非常惊人的东西,而且如果你的下一辆车子可以完全自我吸收碰撞的冲击,不需要单独的安全气囊保护你,你会知道要感谢谁。

这项研究发表于自然通讯(Nature Communications)期刊。

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