這項瘋狂的設計可以讓材料從橡膠般的柔軟變成鋼鐵般的堅硬!

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你的下一輛車子可以是它自己的安全氣囊。

研究人員發現一種調整材料的方法,如此,它的硬度可以在軟橡膠和硬鋼鐵之間轉變,只要在材料上面施加一點應力。

對於超材料(metamaterial)的這種新設計,材料被改造成具有在自然界沒被發現的特性,可以有各種的用途;例如直接被安裝成汽車配件的安全氣囊,或是自動調整硬度的腳踏車輪胎。

造成這個方法特別有希望的原因是它很能經得起重複的轉變,對於構成材料的零件不會造成任何損害,而且不會消耗太多能量。

來自密西根大學的物理學家Xiaoming Mao:「這種超材料新奇的地方在於表面可以變硬和變軟。」

「通常,傳統材料的硬度很難改變,材料在做成後不是硬的就是軟的。」

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想想牙齒填充物,如果沒有牙醫進行嚴重的鑽磨,它們的完整性在安裝之後就無法被改變。

有Mao和同事發明的這項技術,這些自然規則不再起作用。如同他們的示範影片顯示,新材料的幾何形狀是基於用連接鉸鏈固定的微型支柱格子:

當晶格結構在張力下出現時,會改變材料的表面特性,因此在邊緣周圍變得更硬或更軟。

但隨著鉸鏈承受所有的張力,主要結構可以維持完好不受傷害。以研究人員的字眼來說,它被拓撲地保護著

為了讓火箭在發射時保持堅硬,然後在著陸地時變得較軟,或者為了讓汽車方向盤在碰撞中吸收壓力,這項新設計可以用來作為鋪路。

Mao說:「當你在開車時,你會想要車子是堅硬的,並且能乘載負荷。在碰撞期間,您會希望零件變得比較軟,來吸收撞擊能量並保護車內的乘客。」

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雖然這類型的超材料還處於早期階段,但潛在的用途肯定足以讓我們刮目相看,並且是眾多合成材料創新用途中最新的。

這類型超材料的特性不僅僅是由製造它們的基本元素來界定,而且也是由這些基本元素如何組合在一起來界定。有助於科學家創造出材料來做一些事物,像是逃避雷達或在加熱或冷卻時改變狀態

這是非常驚人的東西,而且如果你的下一輛車子可以完全自我吸收碰撞的衝擊,不需要單獨的安全氣囊保護你,你會知道要感謝誰。

這項研究發表於自然通訊(Nature Communications)期刊

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來源:ScienceAlert