新型「超材料」有望讓整車都變為「安全氣囊」

橡膠和鋼材在硬度上屬於兩個極端，但是密歇根大學的研究人員們，卻已經開發出了一種新型「超材料」。儘管人造材料可以精確調整到某種固定的性狀，但超材料卻可以做到一些很不可思議的事情。比如本文要介紹的這種超材料，它的神奇之處是可以對少量壓力做出反應，改變自身表面的硬度（由硬到軟，再變回來）。

這種神奇的現象與材料的結構有關，通過改變這一點，工程師們可以開發出替代光學透鏡的超材料、讓物品有效隱形、或者打造某種兼顧強韌和輕量的汽車零件。

密歇根大學團隊表示，這種新型超材料的表面性狀，可以在軟硬之間進行變換。只需施加少量作用力，其剛度就可以在多個數量級之間改變，而不會破壞或削弱材料本身。

首席研究員 Xiaoming Mao 表示：這種超材料的新穎之處在於其表面可軟可硬，通常情況下，傳統材料是很難這樣改變剛度的。可以說，這種材料兼顧了軟硬。

這種材料採用了微小晶格組成的（帶鉸鏈）幾何機構，施加少量壓力即可扭轉它。晶格的變化會影響其拓補性質，從而可惜按需變軟或變硬。

此外，由於鉸鏈會「吸收」應力，因此多次改變也不會對主結構造成損壞。研究人員認為：新材料可以在許多領域得到應用，比如可重複使用的火箭（剛性起飛、軟接觸著陸），可以自行調節軟硬度的自行車輪胎（以最好的狀態應對各種表面）。

還有一點是，汽車將不需要在方向盤中嵌入氣囊，而是在遇到事故時讓車子自身軟化：正常行駛時，車子可以保持剛性並負擔起載荷。但在發生事故時，相關零部件會變得更柔軟，吸收碰撞期間的能量以保護車上的乘客。

這項研究已經發表在近日出版的《自然通訊》（Nature Communications）期刊上。