美國科學家研發(fā)出一種形似“中國燈籠”的聚合物結(jié)構(gòu)，通過壓縮或扭曲等簡單操作，就能快速變換出十幾種不同的三維彎曲形態(tài)。更引人矚目的是，這種變形過程可通過磁場遠程操控，大大拓展了其應(yīng)用潛力。相關(guān)研究成果發(fā)表于最新一期《自然·材料》雜志。
這項研究由美國北卡羅來納州立大學與賓夕法尼亞大學的科研團隊合作完成。研究團隊先將聚合物薄片切割成鉆石狀的平行四邊形，再于每條邊中央刻出一排平行縫隙，從而在薄片上下兩側(cè)形成由實心材料條連接的均勻色帶。接著，將上下實心條的左右兩端相連，便構(gòu)成了一個近似“中國燈籠”的三維結(jié)構(gòu)。
研究團隊表示，這一基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)本身具有“雙穩(wěn)態(tài)”特性。若從頂部向下壓縮結(jié)構(gòu)，它會逐漸變形，直至達到某個臨界點，瞬間轉(zhuǎn)變?yōu)轭愃菩D(zhuǎn)陀螺的第二種穩(wěn)定形態(tài)。此時，結(jié)構(gòu)已儲存了此前壓縮所注入的全部能量。一旦向上拉起結(jié)構(gòu)，能量便會瞬間釋放，使其迅速恢復(fù)為最初的燈籠形態(tài)。
研究還發(fā)現(xiàn)，通過扭曲結(jié)構(gòu)、將燈籠頂部或底部的實心條向內(nèi)或外折疊，或是組合使用這些操作，還能創(chuàng)造出更多形態(tài)。
通過在結(jié)構(gòu)底部實心條上附著磁性薄膜，研究團隊實現(xiàn)了利用磁場遠程控制結(jié)構(gòu)的壓縮與扭曲。他們還演示了基于雙穩(wěn)態(tài)切換的多種應(yīng)用場景，例如非侵入式魚類捕捉器、可調(diào)控水流開合的過濾器等。
這類“燈籠”結(jié)構(gòu)未來有望組裝成二維或三維系統(tǒng)，在可變形的機械超材料與機器人技術(shù)領(lǐng)域大展身手。
美國科學家研發(fā)出一種形似“中國燈籠”的聚合物結(jié)構(gòu)，通過壓縮或扭曲等簡單操作，就能快速變換出十幾種不同的三維彎曲形態(tài)。更引人矚目的是，這種變形過程可通過磁場遠程操控，大大拓展了其應(yīng)用潛力。相關(guān)研究成果發(fā)表于最新一期《自然·材料》雜志。
這項研究由美國北卡羅來納州立大學與賓夕法尼亞大學的科研團隊合作完成。研究團隊先將聚合物薄片切割成鉆石狀的平行四邊形，再于每條邊中央刻出一排平行縫隙，從而在薄片上下兩側(cè)形成由實心材料條連接的均勻色帶。接著，將上下實心條的左右兩端相連，便構(gòu)成了一個近似“中國燈籠”的三維結(jié)構(gòu)。
研究團隊表示，這一基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)本身具有“雙穩(wěn)態(tài)”特性。若從頂部向下壓縮結(jié)構(gòu)，它會逐漸變形，直至達到某個臨界點，瞬間轉(zhuǎn)變?yōu)轭愃菩D(zhuǎn)陀螺的第二種穩(wěn)定形態(tài)。此時，結(jié)構(gòu)已儲存了此前壓縮所注入的全部能量。一旦向上拉起結(jié)構(gòu)，能量便會瞬間釋放，使其迅速恢復(fù)為最初的燈籠形態(tài)。
研究還發(fā)現(xiàn)，通過扭曲結(jié)構(gòu)、將燈籠頂部或底部的實心條向內(nèi)或外折疊，或是組合使用這些操作，還能創(chuàng)造出更多形態(tài)。
通過在結(jié)構(gòu)底部實心條上附著磁性薄膜，研究團隊實現(xiàn)了利用磁場遠程控制結(jié)構(gòu)的壓縮與扭曲。他們還演示了基于雙穩(wěn)態(tài)切換的多種應(yīng)用場景，例如非侵入式魚類捕捉器、可調(diào)控水流開合的過濾器等。
這類“燈籠”結(jié)構(gòu)未來有望組裝成二維或三維系統(tǒng)，在可變形的機械超材料與機器人技術(shù)領(lǐng)域大展身手。
本文鏈接：“中國燈籠”結(jié)構(gòu)聚合物輕松變身多種形態(tài)http://m.sq15.cn/show-2-13987-0.html
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