模块化可重编程的3D机械超材料,具有不寻常的湿度学变形模式
Yisong Bai1, Chuanbao Liu2, Yang Li1
1Beijing Advanced Innovation Center for Materials Genome Engineering, Institute for Advanced Materials and Technology, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China. baiy@mater.ustb.edu.cn.
Materials horizons
|August 1, 2023
概括
研究人员开发了可重编程的3D机械超材料,这些材料具有可调节,可切换的潮湿诱导变形. 这些模块化材料为工程应用提供定制的3D吸湿反应.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
- 聚合物科学 聚合物科学
背景情况:
- 基于聚合物的材料在吸收水时通常会膨胀.
- 机械超材料为湿透变形提供了独特的方法.
- 之前关于负湿度扩张的研究缺乏可调性和多种变形模式.
研究的目的:
- 提出模块化,可重编程的3D湿度敏感机械超材料.
- 为了实现可切换和调节的湿度变形模式.
- 为特定的工程应用实现定制的3D变形.
主要方法:
- 使用双材料曲条带和立方节点的多材料3D打印制造超材料.
- 通过调整曲线条的几何参数和空间布局来调整湿度扩张系数.
- 通过组件的模块化拆卸和重新组装来证明可重编程性.
主要成果:
- 超材料表现出可调节的湿度扩张系数,从负到正.
- 实现了复杂的3D湿度变形模式,包括剪切和扭曲,超出同质膨胀.
- 通过模块化重新配置成功展示了可切换的变形模式,类似于构建块.
结论:
- 这项工作提出了一种创新的方法,用于使用模块化,3D打印的元材料创建定制的3D湿度变形.
- 开发的材料是可重编程的,允许多功能地适应不同的工程需求.
- 潜在的应用包括减轻压力,改变形状的结构和智能执行器.
