研究者通過(guò)3D打印晶格結(jié)構(gòu)研發(fā)新型機(jī)械材料

南極熊小編獲悉，近日荷蘭的研究者正忙于設(shè)計(jì)一種晶格狀的3D打印結(jié)構(gòu)，用來(lái)測(cè)試一種特別的新型機(jī)械材料。這種材料可以在重要位置上被操作，可能用于框架的絕緣體。在剛剛與美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊上發(fā)表的論文《通過(guò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中自應(yīng)力狀態(tài)實(shí)現(xiàn)的選擇性彎曲》中，研究者解釋了他們是如何通過(guò)特殊的點(diǎn)來(lái)塑造一些區(qū)域的。而這些區(qū)域可以彎曲，甚至因?yàn)闇囟�、壓力或一個(gè)系統(tǒng)偏差變?yōu)槠渌�形狀。這些區(qū)域可以是基礎(chǔ)設(shè)施或橋梁、建筑一類(lèi)的結(jié)構(gòu)。

這種3D打印材料是另一種產(chǎn)品，它演示了3D打印如何能提升自持續(xù)性。在論文中是指某些結(jié)構(gòu)可以通過(guò)變換拉伸和壓縮來(lái)減小壓力或避免完全損壞。根據(jù)研究者的新型3D打印材料和用于未來(lái)使用的概念，結(jié)構(gòu)會(huì)擁有一種內(nèi)部的靈活性，在外部因素的作用下依然可以保持強(qiáng)度和完整，從外表看卻沒(méi)有任何變化。

“這些局部彎曲的突出特點(diǎn)是它們能夠與周?chē)�環(huán)境融為一體，即便考慮到材料參數(shù)或其構(gòu)成要素的連續(xù)性也是一樣，”研究者Jayson Paulose, Anne S. Meeussen, and Vincenzo Vitelli在論文中稱(chēng)，“而且他們的強(qiáng)健足以對(duì)抗大范圍的結(jié)構(gòu)擾動(dòng)�！�

該項(xiàng)目是在由Vincenzo Vitelli領(lǐng)導(dǎo)的萊頓大學(xué)拓?fù)淞�學(xué)實(shí)驗(yàn)室完成的。

“將拓?fù)渌枷胗糜诔�材料設(shè)計(jì)的最大好處就是拓?fù)洳牧显谶吔缟弦欢〞?huì)出現(xiàn)有趣的變化。”

理論和概念關(guān)鍵在于一種有關(guān)“拓?fù)浣^緣體”的新型物質(zhì)狀態(tài)。拓?fù)浣^緣體有很獨(dú)特的性質(zhì)，可以用于機(jī)械工程或醫(yī)學(xué)等其它方面。這也促使了研究者對(duì)相關(guān)3D打印材料的測(cè)試，目的是觀察機(jī)械載荷會(huì)被如何影響。

“我們?cè)�先預(yù)計(jì)設(shè)計(jì)要經(jīng)過(guò)一些測(cè)試和錯(cuò)誤才能投入使用。不過(guò)從3D打印公司拿回來(lái)的第一批實(shí)驗(yàn)樣品就表現(xiàn)的非常好。”P(pán)aulose說(shuō)。

在使用“自應(yīng)力的魯棒狀”（小編科普：魯棒是Robust的音譯，也就是健壯和強(qiáng)壯的意思。它是在異常和危險(xiǎn)情況下系統(tǒng)生存的關(guān)鍵。比如說(shuō)，計(jì)算機(jī)軟件在輸入錯(cuò)誤、磁盤(pán)故障、網(wǎng)絡(luò)過(guò)載或有意攻擊情況下，能否不死機(jī)、不崩潰，就是擁有比較好的魯棒性。所謂“魯棒性”，是指控制系統(tǒng)在一定（結(jié)構(gòu)，大小）的參數(shù)攝動(dòng)下，維持其它某些性能的特性。）來(lái)設(shè)計(jì)拓?fù)涑�材料中的屈曲區(qū)域中，研究人員使用了3D打印來(lái)驗(yàn)證他們的觀點(diǎn)，并將其作為研究證據(jù)。他們使用3D打印的超材料結(jié)非常清楚地展示了壓縮會(huì)如何令這些由特殊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)構(gòu)成的“隱形梁”產(chǎn)生有利的彎曲，并再次通過(guò)3D模型指出這些彎曲是無(wú)法用肉眼區(qū)分的，而且也不會(huì)改變內(nèi)在結(jié)構(gòu)。
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