一暴露在磁場就立即變硬的3D列印超材料

科學家又鼓搗出來一種新的超材料。只要將其置於磁場中，超材料原本柔軟的質地瞬間變得堅硬。

超材料指的是一類具有特殊性質的人造材料，這些材料是自然界沒有的。這種超材料外形上是由塑料管道構成的3維網路，其中管道中充滿了流體。當靠近磁場時，流體變得更加粘稠，導致結構整體變硬。在12月7日的《科學進展》網路版上，研究人員報告說，這種材料可被用於製造適應性更強的軟體機器人或智能裝甲防彈衣。

加利福尼亞州勞倫斯利弗莫爾國家實驗室(LLNL)的材料工程師Christopher Spadaccini和他的同事列印出由數段5毫米塑料管拼成的三維晶格結構，然後向塑料管中注入微小鐵顆粒和油的混合物。平時，鐵微粒在油中隨機分布，因此液體是可流動的。一旦靠近磁鐵，鐵微粒沿磁場線排列，使液體粘稠，晶格變硬。

J.A. JACKSON

大量的鐵微粒填充物會使材料本身過於沉重，且造價不菲。共同作者、LLNL的工程師Julie Jackson表示，他們採用的這種管狀網路結構，雖然能夠佔據足夠的空間，但本身只是骨骼框架，所以很輕盈。

研究人員測試了由新材料組成的「晶胞」——晶格的單位結構，放在一起可以形成更大的晶格。將晶胞從距離磁鐵8厘米遠處移動到1厘米遠處，其硬度增加了約62％。

大多數具有動態機械性能的超材料至少需要幾分鐘才能發生性質變化，而他們研發的響應磁場的超材料則完全不同：只需瞬間就能變硬。在未來可能的應用場景中，這種材料可以與電磁場設備備搭配使用。Jackson說，以後用可以調節硬度的材料來製造下一代的運動墊或頭盔，能夠更高的吸收衝擊力。軟體機器人可以擠入狹小的空間，但在必要的時候，通過磁場變硬，就能抓取或移動其他物體。

本文譯自 sciencenews，由譯者 majer 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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