我们设想可编程的物质可以根据用户输入或自主感知以理想的方式改变其物理特性。这一愿景促使人们追求以可编程方式与环境相互作用的机械超材料。然而,由于软质超材料的高度非线性变形和合理设计策略的不发达,这还没有系统地实现。

      近日,美国伊利诺伊大学香槟分校Xiaojia Shelly Zhang /休斯顿大学Tian Chen团队使用计算形态发生和多材料聚合物3D打印来系统地创建具有任意可编程温度切换的非线性机械响应的大变形软超材料。这是通过利用不同聚合物的不同玻璃化转变温度实现的,当最佳合成时,可以以可控的方式产生局部和巨大的刚度变化。由于具有复杂的几何形状,所生成的结构和超材料表现出根本不同但可编程的非线性力-位移关系和变形模式。合理的设计和制造建立了一种具有自由可调热适应行为的面向目标的超材料合成方法。这使结构和材料具有环保意识。

图1可编程的不同温度下的自适应非线性力学响应

图2 不同温度下程控自适应FD响应的实现

图3 大变形下带反转符号的温度可切换变形模式的实现

图4 实现温度可切换变形模式的不同组合

图5 三维结构的温度可切换各向异性。
原文题目:Algorithmic encoding of adaptive responses in temperature-sensing multimaterial architectures
论文共同第一作者:Weichen Li1, Yue Wang
原文链接:https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adk0620

作者 zhiyongz

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