在3D打印空心晶格內(nèi)注入鐵磁流體,，添加磁場即變硬

2018年12月11日，南極熊從外媒獲悉,，勞倫斯利弗莫爾國家實驗室（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中時立即變硬,。它的潛在用途包括從軟機器人和光學(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，特別是磁場響應(yīng)機械超材料（FRMM）,。他們采用了大面積投影微光刻（LAPμSL）平臺,，該平臺專門在大空間內(nèi)進行3D打印微尺度特征;需要這樣的技術(shù)要求來生產(chǎn)測試所需的復(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，以便能夠檢測和測量磁場時的剛度變化,。

大多數(shù)具有動態(tài)機械性能的超材料需要幾分鐘或幾小時才能發(fā)生變化,。 FRMM的響應(yīng)時間不到一秒，當(dāng)施加特定的磁場時,，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,， “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,，通過結(jié)構(gòu),，超材料可以創(chuàng)造有時在自然界中不存在或可以高度設(shè)計的機械特性，但是一旦你構(gòu)建了這個結(jié)構(gòu),，你就會被這些屬性所困擾。這些超材料的下一個演變是可以根據(jù)外部刺激調(diào)整其機械特性的東西,。這些存在,，但它們通過改變形狀或顏色及時間來應(yīng)對獲得響應(yīng)的時間可以是幾分鐘或幾小時。使用我們的FRMM,，整體形式不會改變,，響應(yīng)非常快,，這使得它與其他材料區(qū)別開來,。“

除了剛度之外,，還可以調(diào)整磁場以調(diào)用各種機械性能,，Mancini解釋說：“真正重要的不僅僅是開關(guān)響應(yīng)，通過調(diào)節(jié)磁場強度,，我們可以獲得廣泛的機械性能,。“先進的懸架系統(tǒng)和航空航天部件也可以從非�,？焖�,，精確的運動中受益，而不需要笨重的伺服系統(tǒng),。


該團隊現(xiàn)在正在努力將這兩種材料融合,，不需要手動鐵磁流體注入步驟。 研究小組成員之一Ken Loh教授評論說,，該技術(shù)的未來發(fā)展“可能會導(dǎo)致新技術(shù),，例如戰(zhàn)斗機的靈活裝甲,，當(dāng)發(fā)現(xiàn)威脅時會瞬間變硬�,！�


編譯自：3ders