在3D打印空心晶格內(nèi)注入鐵磁流體,，添加磁場(chǎng)即變硬

2018年12月11日，南極熊從外媒獲悉,，勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（LLNL）的研究人員發(fā)明了一種新的超材料,，由填充鐵磁流體的空心3D打印晶格結(jié)構(gòu)組成,，這種超材料暴露在磁場(chǎng)中時(shí)立即變硬。它的潛在用途包括從軟機(jī)器人和光學(xué)外殼到智能裝甲,。

由LLNL工程師Julie Jackson Mancini領(lǐng)導(dǎo)的研究小組開始創(chuàng)建可調(diào)節(jié)的超材料,，特別是磁場(chǎng)響應(yīng)機(jī)械超材料（FRMM）。他們采用了大面積投影微光刻（LAPμSL）平臺(tái),，該平臺(tái)專門在大空間內(nèi)進(jìn)行3D打印微尺度特征;需要這樣的技術(shù)要求來(lái)生產(chǎn)測(cè)試所需的復(fù)雜管狀晶格結(jié)構(gòu)的薄壁,。在3D打印之后，在晶格管道內(nèi)注入磁流變液,，因此壁必須足夠強(qiáng)以處理加載壓力和鐵磁流體的額外重量,，但也足夠靈活，以便能夠檢測(cè)和測(cè)量磁場(chǎng)時(shí)的剛度變化,。

大多數(shù)具有動(dòng)態(tài)機(jī)械性能的超材料需要幾分鐘或幾小時(shí)才能發(fā)生變化,。 FRMM的響應(yīng)時(shí)間不到一秒，當(dāng)施加特定的磁場(chǎng)時(shí),，鐵磁流體中的磁性分子排列成鏈，立即使晶格結(jié)構(gòu)變硬,。Mancini說(shuō),， “在本文中，我們真的希望專注于具有可調(diào)特性的超材料的新概念,，已經(jīng)證明,，通過(guò)結(jié)構(gòu)，超材料可以創(chuàng)造有時(shí)在自然界中不存在或可以高度設(shè)計(jì)的機(jī)械特性,，但是一旦你構(gòu)建了這個(gè)結(jié)構(gòu),，你就會(huì)被這些屬性所困擾。這些超材料的下一個(gè)演變是可以根據(jù)外部刺激調(diào)整其機(jī)械特性的東西,。這些存在,，但它們通過(guò)改變形狀或顏色及時(shí)間來(lái)應(yīng)對(duì)獲得響應(yīng)的時(shí)間可以是幾分鐘或幾小時(shí)。使用我們的FRMM,，整體形式不會(huì)改變,，響應(yīng)非常快,，這使得它與其他材料區(qū)別開來(lái),。“

除了剛度之外,，還可以調(diào)整磁場(chǎng)以調(diào)用各種機(jī)械性能,，Mancini解釋說(shuō)：“真正重要的不僅僅是開關(guān)響應(yīng)，通過(guò)調(diào)節(jié)磁場(chǎng)強(qiáng)度,，我們可以獲得廣泛的機(jī)械性能,�,！跋冗M(jìn)的懸架系統(tǒng)和航空航天部件也可以從非常快速,，精確的運(yùn)動(dòng)中受益,，而不需要笨重的伺服系統(tǒng)。


該團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在正在努力將這兩種材料融合,，不需要手動(dòng)鐵磁流體注入步驟,。 研究小組成員之一Ken Loh教授評(píng)論說(shuō)，該技術(shù)的未來(lái)發(fā)展“可能會(huì)導(dǎo)致新技術(shù),，例如戰(zhàn)斗機(jī)的靈活裝甲,，當(dāng)發(fā)現(xiàn)威脅時(shí)會(huì)瞬間變硬�,！�


編譯自：3ders