研究者通過3D打印晶格結(jié)構(gòu)研發(fā)新型機械材料

南極熊小編獲悉,，近日荷蘭的研究者正忙于設(shè)計一種晶格狀的3D打印結(jié)構(gòu),，用來測試一種特別的新型機械材料,。這種材料可以在重要位置上被操作,，可能用于框架的絕緣體,。在剛剛與美國國家科學院院刊上發(fā)表的論文《通過拓撲結(jié)構(gòu)中自應(yīng)力狀態(tài)實現(xiàn)的選擇性彎曲》中,，研究者解釋了他們是如何通過特殊的點來塑造一些區(qū)域的,。而這些區(qū)域可以彎曲，甚至因為溫度,、壓力或一個系統(tǒng)偏差變?yōu)槠渌�形��,。這些區(qū)域可以是基礎(chǔ)設(shè)施或橋梁、建筑一類的結(jié)構(gòu),。

這種3D打印材料是另一種產(chǎn)品,，它演示了3D打印如何能提升自持續(xù)性。在論文中是指某些結(jié)構(gòu)可以通過變換拉伸和壓縮來減小壓力或避免完全損壞,。根據(jù)研究者的新型3D打印材料和用于未來使用的概念,，結(jié)構(gòu)會擁有一種內(nèi)部的靈活性，在外部因素的作用下依然可以保持強度和完整,，從外表看卻沒有任何變化,。

“這些局部彎曲的突出特點是它們能夠與周圍環(huán)境融為一體，即便考慮到材料參數(shù)或其構(gòu)成要素的連續(xù)性也是一樣,，”研究者Jayson Paulose, Anne S. Meeussen, and Vincenzo Vitelli在論文中稱,，“而且他們的強健足以對抗大范圍的結(jié)構(gòu)擾動�,！�

該項目是在由Vincenzo Vitelli領(lǐng)導(dǎo)的萊頓大學拓撲力學實驗室完成的,。

“將拓撲思想用于超材料設(shè)計的最大好處就是拓撲材料在邊界上一定會出現(xiàn)有趣的變化�,！�

理論和概念關(guān)鍵在于一種有關(guān)“拓撲絕緣體”的新型物質(zhì)狀態(tài),。拓撲絕緣體有很獨特的性質(zhì)，可以用于機械工程或醫(yī)學等其它方面,。這也促使了研究者對相關(guān)3D打印材料的測試,，目的是觀察機械載荷會被如何影響。

“我們原先預(yù)計設(shè)計要經(jīng)過一些測試和錯誤才能投入使用,。不過從3D打印公司拿回來的第一批實驗樣品就表現(xiàn)的非常好,。”Paulose說,。

在使用“自應(yīng)力的魯棒狀”（小編科普：魯棒是Robust的音譯,，也就是健壯和強壯的意思,。它是在異常和危險情況下系統(tǒng)生存的關(guān)鍵。比如說,，計算機軟件在輸入錯誤,、磁盤故障、網(wǎng)絡(luò)過載或有意攻擊情況下,，能否不死機,、不崩潰，就是擁有比較好的魯棒性,。所謂“魯棒性”，是指控制系統(tǒng)在一定（結(jié)構(gòu),，大�,。┑膮���(shù)攝動下，維持其它某些性能的特性,。）來設(shè)計拓撲超材料中的屈曲區(qū)域中,，研究人員使用了3D打印來驗證他們的觀點，并將其作為研究證據(jù),。他們使用3D打印的超材料結(jié)非常清楚地展示了壓縮會如何令這些由特殊拓撲結(jié)構(gòu)構(gòu)成的“隱形梁”產(chǎn)生有利的彎曲,，并再次通過3D模型指出這些彎曲是無法用肉眼區(qū)分的，而且也不會改變內(nèi)在結(jié)構(gòu),。
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