变形超材料模型将折pk10注册送48纸带到了一个全新的水平

超材料是一种几乎神奇的材料,可以做一些看似不可能的事情,但它们一次只能创造一个奇迹。现在,哈佛大学的研究人员已经提出了一个工具包,用于构建从一种形状和功能流向另一种形状和功能的超材料,如折纸。

自20世纪40年代以来,超材料已经存在,但仅在近几年才出现发展起飞。与传统物质不同,超材料具有独立于它们所构成的功能和特性。相反,它们的重复微结构允许它们做看似不可能的事情-认为扁平透镜就像它们弯曲一样,结构缩小而不是扩展加热,甚至隐形斗篷。

问题在于超材料所依赖的子结构是非常具体的,所以每个超材料一次只能做一件事。去年,哈佛大学的研究人员展示了一种克服这种局限性的方法,即使用由聚合物薄片制成的可重构超材料。现在,来自哈佛大学的JohnA.Paulson工程与应用科学学院(SEAS)和哈佛大学Wyss生物启发工程研究所的团队开发了一个更通用的框架,帮助工程师创建可以改变形状和功能的超材料。

“就可重构的超材料而言,设计空间非常大,因此面临的挑战是提出探索它的智能策略,”KatiaBertoldi,JohnL.Loeb副教授说。SEAS的自然科学。“通过与设计师和数学家的合作,我们找到了一种概括这些规则并快速生成许多有趣设计的方法。”

从简单的形状开始,例如挤压立方体,该团队开发了计算机模型,使他们能够创建和评估近百万个设计并选择具有所需功能的设计。借助该工具包,哈佛团队能够创建具有复杂几何形状的可重新配置的薄壁结构,这些结构可快速平稳地进行形状转换。这些设计也是与尺度无关的,这意味着它们可以应用于米尺度的东西,如将太阳能电池板转换为纳米级,如可重构的超材料。

从计算机模型中,该团队使用激光切割纸板,双面胶带和多材料3D打印来构建工作原型。结果是3D超材料模型沿边缘折叠以改变形状,如折纸。

“现在我们已经解决了设计形式化的问题,我们可以开始思考新方法在较小规模上制造和重新配置这些超材料,“WyssWeaver研究所的高级研究科学家JamesWeaver说。

该研究发表于Nature。

下面的视频展示了有趣的变换设计的实际效果。

来源:哈佛

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