3D打印全新血管超材料,，可經(jīng)重新配置改變其熱和電磁特性

導(dǎo)讀：2021年8月18日，南極熊獲悉,，來自北卡羅來納州立大學(xué)(North Carolina StateUniversity)研究人員開發(fā)出一種全新血管材料,，并進(jìn)行了展示。這種材料可被重新配置,，從而改變熱和電磁特性,。

該研究論文的通訊作者、北卡羅來納州立大學(xué)土木,、建筑和環(huán)境工程系助理教授JasonPatrick表示：“我們從生物體中發(fā)現(xiàn)的微小血管網(wǎng)絡(luò)中汲取靈感,，并將這種微血管系統(tǒng)整合到用玻璃纖維增強(qiáng)的結(jié)構(gòu)環(huán)氧樹脂中，本質(zhì)上是血管化的玻璃纖維,�,！�

△圖片來源：北卡羅來納州立大學(xué)

Patrick還稱：“通過將不同的流體泵入脈管系統(tǒng),，我們還可以控制復(fù)合材料的多種特性。這種可重構(gòu)性極具潛力,，可應(yīng)用于飛機(jī),、建筑物和微處理器等領(lǐng)域�,！�

這種超材料由3D打印技術(shù)制成，因此工程師能夠創(chuàng)建各種形狀和大小的微小管網(wǎng)絡(luò),，即微血管系統(tǒng),。這種微血管系統(tǒng)可以結(jié)合到一系列結(jié)構(gòu)復(fù)合材料中，包括玻璃纖維,、碳纖維,，以及用于防彈衣的高強(qiáng)度材料。

在實(shí)驗(yàn)中,，研究人員將鎵和銦的室溫液態(tài)金屬合金注入脈管系統(tǒng)中,，從而可以通過操控微血管結(jié)構(gòu)來控制超材料的電磁特性。具體來說,，通過控制血管系統(tǒng)中包含的方向,、間距和導(dǎo)電液態(tài)金屬，進(jìn)而控制材料過濾掉射頻頻譜中的特定電磁波,。這種重新配置具有可調(diào)諧通信和傳感系統(tǒng)(例如雷達(dá),、Wi-Fi)的潛力，能夠按需在頻譜的不同部分運(yùn)行,。

合著者,、圣塔克拉拉大學(xué)(Santa Clara University)電氣工程助理教授Kurt Schab表示：“動(dòng)態(tài)重新配置電磁非常有價(jià)值，特別是在尺寸,、重量和功率限制極大激勵(lì)設(shè)備使用的應(yīng)用,。這些應(yīng)用可以在系統(tǒng)中承擔(dān)多種通信和傳感角色�,！�

研究人員還通過相同的脈管系統(tǒng)循環(huán)水,，并證明他們可以操縱材料的熱特性。Patrick表示：“操縱熱特性可以幫助我們?cè)陔妱?dòng)汽車,、高超音速飛機(jī)和微處理器等設(shè)備中開發(fā)更高效的主動(dòng)冷卻系統(tǒng),。例如，電動(dòng)汽車電池目前依靠的是帶有簡(jiǎn)單微通道的鋁翅片進(jìn)行冷卻,。我們相信我們的超材料在散熱方面同樣有效,，并且還可以保護(hù)電源結(jié)構(gòu)，但重量大大減輕,。此外,，3D打印能使我們能夠創(chuàng)建更復(fù)雜,、更優(yōu)化的血管結(jié)構(gòu)�,！�

研究人員還指出,，新的超材料采用現(xiàn)有的復(fù)合材料制造工藝，非常具有成本效益,。Patrick還表示：“纖維增強(qiáng)復(fù)合材料已經(jīng)得到廣泛使用,。我們正在進(jìn)一步開發(fā)材料，并利用3D打印創(chuàng)建一類新的多功能和可重新配置的超材料,，不僅具有可擴(kuò)展的結(jié)構(gòu),，且價(jià)格相對(duì)低廉�,！�