国产亚洲视频在线手机版下载_91成人永久免费_中文字幕无码中文字幕有_曰韩黄色免费大片_國產午夜精品一區二區_爆乳邻居的色诱中文字幕_精品一卡1卡2卡3乱码视频_99久久精品国产综合男同_国产午夜福利一级福利短片_免费午夜网站

技術(shù)文章

Technical articles

當(dāng)前位置:首頁(yè)技術(shù)文章香港城市大學(xué)在液態(tài)金屬力學(xué)超材料領(lǐng)域取得進(jìn)展

香港城市大學(xué)在液態(tài)金屬力學(xué)超材料領(lǐng)域取得進(jìn)展

更新時(shí)間:2022-03-14點(diǎn)擊次數(shù):872

圖1 液態(tài)金屬基微點(diǎn)陣力學(xué)超材料( https://doi.org/10.1002/smll.202070252)

 

1991年上映的科幻電影《終.結(jié).者2》描繪了一個(gè)能夠隨意變形,可自我修復(fù)的液態(tài)金屬機(jī)器人T-1000,展現(xiàn)了液態(tài)金屬應(yīng)用的無(wú)限可能。電影中液態(tài)金屬機(jī)器人是邪.惡的化身,在實(shí)際應(yīng)用中,液態(tài)金屬卻大有裨益,特別是在小尺度一些精密的應(yīng)用上,如神經(jīng)纖維修復(fù)和微型機(jī)器人。然而直接暴露的液態(tài)金屬不易操作,且容易腐蝕其他金屬,應(yīng)用不當(dāng)會(huì)帶來(lái)不良后果,有鑒于此,香港城市大學(xué)“納米制造實(shí)驗(yàn)室”的科研團(tuán)隊(duì)正在嘗試在微觀尺度上“駕馭”液態(tài)金屬,使得其為未來(lái)精密應(yīng)用,特別是金屬力學(xué)超材料帶來(lái)更多新的可能。

 

目前的金屬微點(diǎn)陣力學(xué)超材料具有超輕、高比強(qiáng)度等特性,在無(wú)人機(jī)機(jī)翼、小微型電子器械等器件上具有很好的應(yīng)用前景。但是,目前這類力學(xué)超材料的韌性較差,且在服役過(guò)程中容易脆斷失效。為了提高韌性,香港城市大學(xué)機(jī)械工程學(xué)系陸洋教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了液態(tài)金屬-聚合物微點(diǎn)陣力學(xué)超材料。該材料不僅有良好的韌性,而且充分利用低溫度范圍下液態(tài)金屬的特性,實(shí)現(xiàn)了類似科幻電影中復(fù)雜形態(tài)液態(tài)金屬的自我修復(fù)功能。該項(xiàng)研究成果發(fā)表在國(guó)際期刊《Small》(https://doi.org/10.1002/smll.202004190)。

 

該團(tuán)隊(duì)基于摩方精密(BMF)超高精度光固化3D打印機(jī)nanoArch S140打印出中空的聚合物外框,壁厚100-300 μm。采用真空液體填充技術(shù)在聚合物薄殼中注入液態(tài)金屬鎵(Ga),首.次制備了液態(tài)金屬-聚合物核殼結(jié)構(gòu)的微點(diǎn)陣力學(xué)超材料。該材料具有以下特點(diǎn):

 

良好的斷裂韌性

圖2 液態(tài)金屬-高分子點(diǎn)陣力學(xué)超材料良好的斷裂韌性

 

良好的斷裂韌性。相比于實(shí)心或空心高分子點(diǎn)陣結(jié)構(gòu),液態(tài)金屬-高分子點(diǎn)陣力學(xué)超材料避免了受壓過(guò)程中的脆斷失效現(xiàn)象。這是由于Ga的存在,阻礙了裂紋在高分子外殼中的擴(kuò)展,使得該結(jié)構(gòu)在裂紋出現(xiàn)后依然可以承受載荷。

 

形狀記憶效應(yīng)

圖3 液態(tài)金屬-高分子點(diǎn)陣力學(xué)超材料良好的形狀記憶效應(yīng)

 

形狀記憶效應(yīng)。得益于Ga較低的固液轉(zhuǎn)變溫度(29.7℃),當(dāng)Ga為固態(tài)時(shí),能夠完.美的保持變形后形狀;Ga融化后,該結(jié)構(gòu)又能完.美的恢復(fù)至原始形貌,表現(xiàn)出形狀記憶效應(yīng)。當(dāng)采用合理的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),該材料被大幅壓縮20%后,依然能夠完.美的恢復(fù)。

 

優(yōu)異的斷裂恢復(fù)性

 圖4 液態(tài)金屬-高分子力學(xué)超材料優(yōu)異的斷裂恢復(fù)能力

 

優(yōu)異的斷裂恢復(fù)性。即使部分?jǐn)嗔押蟮囊簯B(tài)金屬基微點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)超材料依然能夠基本恢復(fù)原始形狀,并且能夠保持一定的承載性能(≥50%初始強(qiáng)度)。部分?jǐn)嗔训母叻肿油鈿ぴ贕a融化后恢復(fù)至原始狀態(tài),驅(qū)動(dòng)整體結(jié)構(gòu)恢復(fù)至原始形狀。

 

綜上所述,被3D打印包裹“駕馭”的液態(tài)金屬核心表現(xiàn)出良好的韌性、形狀記憶效應(yīng)及優(yōu)異的斷裂恢復(fù)能力。這種新型的液態(tài)金屬基微點(diǎn)陣力學(xué)超材料有望在生物醫(yī)療器械、微電子器件及微型機(jī)器人等應(yīng)用獲得巨大的潛力,甚至實(shí)現(xiàn)一些以往在《終.結(jié).者》或者《變形金剛》等科幻電影里才能看到的前沿應(yīng)用場(chǎng)景。