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吸能材料主要分为单次使用和可重迭使用两种类型。现阶段国产，能量接收能力与重迭使用之间存在一种自然的矛盾。 具体来说： 单次使用的材料吸能能力好，如金属蜂窝结构和金属泡沫，它们在单次冲击下理会出色，但时常只可一次使用，无法原意重迭使用的需求。 另一类是可重迭使用的吸能材料，它们诚然原意重迭使用的需求，但其辗转是吸能能力比一次性材料低 1 到 2 个量级。 为科罚上述挑战，中山大学课题组建议了一种运用双稳态和张拉合座结构的新式力学超材料，已矣了材料高效的吸能能力和可重迭使用的性格。 （起原：Advanced Functional Materials） 日前，联系论文以《基于双稳态张拉合座结构的非局域变形增强型可重迭使用能量接收超材料》（Delocalized Deformation Enhanced Reusable Energy Absorption Metamaterials Based on Bistable Tensegrity）为题发表在 Advanced Functional Materials[1]。 中山大学博士生杨昊、张捷是共同第一作家，中山大学吴嘉宁副老师、北京航空航天大学潘飞副老师和中山大学吴志刚老师担任共同通信作家。 
图丨联系论文（起原：Advanced Functional Materials） 磋磨东说念主员提防到，在大型客机遇到鸟撞击时，唯有撞击点隔邻区域凯旋参与了能量接收和抗争冲击的进程，而飞机的其他部位并未受到影响。 这一气候启发了他们，粗略不错缱绻一种材料，使其统共部分都参与到吸能的进程中，以此提高材料的能量接收性能。基于这一理念，他们运用张拉合座结构的应力自均衡性格缱绻了一种新式力学超材料。 该材料在捕蝇草的稳态切换手脚中摄取灵感，通过小巧的结构缱绻，在保持材料的弹性形变阶段已矣显耀的大变形，确保了其在不发生断裂和塑性变形的情况下能够被反复使用，从而大大提高了材料的耐用性。 （起原：Advanced Functional Materials） 该课题组在传统张拉合座材料的基础上国产，引入了仿生学理念和双稳态结构，让材料的可重迭高效吸能成为可能。 张拉合座结构的特质在于，其能够已矣去局部变形机制。通过接收一种翻新的“勾搭战略”，通盘超材料均能已矣去局部变形。 由于变形前后通过预编程设定的两种表露态处于不同的能量等第，奇米影视网址是多少结构在两个景况间的切换则伴跟着能量接收与开释。与之对比的是，传统的张拉是表露结构，并不会出现双稳态。 比起传统张拉构建的超材料，这项时期的上风在于，它不错让超材料具有可重迭使用性格，同期保留了张拉合座结构的去布局变形性格，让统共单位都参与到能量接收中，从而更有用地搪塞点状的王人集冲击。 
图丨双稳态张拉整膂力学超材料结构法式（起原：Advanced Functional Materials） 为笃定材料的性能成果，磋磨东说念主员将该材料与可重迭使用的材料进行对比。 终端显现，前者在可重迭实用性和性能能力方面比后者越过 2 个数目级，能量接收可达到 26.4kJ/(kg·m²)。尤其是在经过 1 万次轮回测试后，结构也未发生显然损害，合座吸能能力也仅镌汰了 8%。 而传统力学超材料时常阅历数次压缩后就无法平素使用了，况且双稳态材料大要在百次以内也会失效。 此外，该材料在搪塞王人集冲击时理会出优异的能量接收系统成果，能够在小面积加载点触发下，同步促进包括数个基本单位同步接收能量（论文中展示数目为 36 个），高出了传统可重迭使用材料的理会。 “基于这些理会，咱们不错认定，这种材料在弹性变形阶段搪塞点状冲击的吸能能力着实不错比好意思金属泡沫通过塑性变形已矣的吸能成果。”杨昊说。 
图丨力学超材料的抗冲击性能评估（起原：Advanced Functional Materials） 在天际规模，张拉合座结构因其独到的上风仍是被无为应用于天线和航天器等树立。当今，该团队所设备的新式超材料有望进一步膨胀它的应用范围，稀奇是在零件制造和航空航天规模，举例火箭和月球着陆器等树立。 需要了解的是，这种新式超材料主要由三类元件组成：3D 打印的 L 型构件、绳子和弹簧。 据磋磨东说念主员瞻望，结合网状结构，通过将现存的树脂材料或普通绳子替换为更相宜天际环境的材料后，这种超材料还有望用于柔性拿获天际垃圾。 杨昊讲授说说念：“由于天际垃圾的大小和姿色区别，它们可能会撞击到网状结构的任性部位。而这种搭载组合的精巧之处在于，不管天际垃圾撞击在那处，都能触发通盘结构变形与的能量接收祥和冲成果，已矣更轻柔的拿获成果的同期还能重迭使用。” 谈及这种材料的本钱，他暗示，这些元件基本是商场中通用的零件，并莫得很高的本钱。如若用增材制造的方式进行大范围坐蓐，不错遴选价钱更低的 3D 打印时期，或遴选注塑的方式制备这种材料。 
图丨杨昊（左）与吴嘉宁（起原：杨昊） 双稳态构型因其在新动力材料规模具有应用出路而备受情态，因此该课题组将在以下三个认识开展探索： 最初，将该构型应用于自适合机器东说念主合手手的缱绻，以探索基于此制备的合手手是否能够已矣大开和关闭景况之间的快速切换，已矣双稳态戒指成果。 其次，将运用双稳态构型的自然二进制性格——访佛于数字 0 和 1 的景况，探索其在机械计较规模的应用后劲，即通过结构或材料的方式进行逻辑运算和信息存储。 终末，针对超材料当今仅能已矣“并联”成果的局限性，磋磨东说念主员但愿对力学弧线进行可控编程，通过“串并联”的结合，已矣超材料能量接收能力的定制化。这些探索将为双稳态构型超材料的应用开辟更多的可能性。 
参考贵寓： 1.Hao Yang， Jie Zhang， Ji Wang， Jinbo Hu， Zhigang Wu， Fei Pan， Jianing Wu .Delocalized Deformation Enhanced Reusable Energy Absorption Metamaterials Based on Bistable Tensegrity. Advanced Functional Materials(2024). https://doi.org/10.1002/adfm.202410217 排版：刘雅坤 
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