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「前沿技术」磁场响应机械超材料

2019/10/19 11:32:12发布14次查看
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美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室结合3d打印和远程磁场控制技术,研发出一种磁场响应机械超材料(frmm),表现出刚性动态可调节和磁场快速可逆响应的能力。
图1 磁流变液在外加磁场作用下的结构和流变学试验
通常情况下,机械超材料的性质在设计时就被限定,不受外部环境条件影响。研究人员以1,6-己二醇二丙烯酸酯(hdda)为光固化树脂、[苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦]和苏丹1分别作为光吸收剂和光引发剂;采用名为lapmsl的3d打印系统,先将动态紫外光图案投射到树脂上并固化,再用升降台降低树脂下方的基板,投射下一个图案,直到形成由中空聚合物管构成的三维结构;然后向中空管内填充含磁性颗粒的磁流变流体悬浮液。研究发现:无磁场时,磁流变流体呈液体状,磁性颗粒随机分布;当施加磁场时,磁性颗粒从无序状态转变为有序状态,形成类似钟乳石的针叶状结构,粘度增加,当磁场强度为0.3 t时粘度达到最大;当施加的磁场方向平行于外力方向时有效刚度最大,当缓慢去除磁场时有效刚度降低。
图2 3d打印和mr流体填充单元细胞
图3 长方体单元细胞的磁力学特性
图4 长方体晶格的填充和磁力学行为
这种机械超材料能在磁场作用下改变刚度,响应速度快,可用于软体机器人、自适应“防撞”头盔、智能可穿戴装备等。
(蓝海星)
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