研究人員開發(fā)出一種新型多功能“超材料”

近日，韓國蔚山科學技術院（UNIST）研究人員開發(fā)出一種新型多功能材料，能實時動態(tài)調整其形狀和力學性能。研究團隊表示，這種突破性“超材料”超越了現有材料的局限性，為開發(fā)全適應性軟體機器人和智能交互機器打下了基礎。相關論文發(fā)表于最新一期《先進材料》雜志。

受章魚等生物啟發(fā)研制出的軟體機器人，在多個領域展現出巨大的應用潛力。但現有軟體機器人缺乏軟體動物的適應性，主要原因在于很難實時改變和調整材料的特性和功能。

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實驗示意圖

鑒于此，研究團隊引入一種利用圖形剛度模式的新方法。通過讓具有橢圓形空隙的簡單輔助結構的各個組成單元在數字二元剛度狀態(tài)（軟或剛）之間切換，他們開發(fā)出一種可編程多功能材料。這種材料無需額外的設備，即可原位編程多種機械性能。

研究負責人金智允（音譯）表示，他們開發(fā)出的超材料能在幾分鐘內實現所需的特性。這種數字可編程材料表現出非凡的機械性能，包括形狀轉換和記憶、應力—應變響應和橫向彈性。它還具有可調諧性，以及能量吸收和壓力輸送等特性，有望應用于多個領域。

研究團隊解釋說，該材料可以根據意外沖擊調整其性能，最大限度地減少傳遞到其上的力，從而顯著降低受損風險。該材料也能用作“傳力材料”，在適當的位置和時間傳遞力。輸入特定數字命令，它就能選擇性地操作相鄰的LED開關，實現了對力傳遞路徑的精確控制。

金智允強調，這種超材料可與深度學習等人工智能技術、現有的數字技術和設備兼容，能實時將數字信息轉換為物理信息，為進一步開發(fā)能夠學習和適應周圍環(huán)境的創(chuàng)新材料奠定了基礎。