研究者通過3D打印晶格結構研發(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計一種晶格狀的3D打印結構，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《通過拓撲結構中自應力狀態(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�形狀。這些區(qū)域可以是基礎設施或橋梁、建筑一類的結構。

這種3D打印材料是另一種產品，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構可以通過變換拉伸和壓縮來減小壓力或避免完全損壞。根據研究者的新型3D打印材料和用于未來使用的概念，結構會擁有一種內部的靈活性，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構擾動�！�

該項目是在由Vincenzo Vitelli領導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�！�

理論和概念關鍵在于一種有關“拓撲絕緣體”的新型物質狀態(tài)。拓撲絕緣體有很獨特的性質，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。

“我們原先預計設計要經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�！盤aulose說。

在使用“自應力的魯棒狀”（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)生存的關鍵。比如說，計算機軟件在輸入錯誤、磁盤故障、網絡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（結構，大�。┑膮�數(shù)攝動下，維持其它某些性能的特性。）來設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。他們使用3D打印的超材料結非常清楚地展示了壓縮會如何令這些由特殊拓撲結構構成的“隱形梁”產生有利的彎曲，并再次通過3D模型指出這些彎曲是無法用肉眼區(qū)分的，而且也不會改變內在結構。
via 3dprint