據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)8月15日報(bào)道,美國麻省理工學(xué)院(MIT)科學(xué)家開發(fā)出一種輕質(zhì)的復(fù)合材料鎖扣,能互相扣在一起形成復(fù)雜的結(jié)構(gòu),組裝成大型承重結(jié)構(gòu)。研究人員認(rèn)為,這種新材料可能為飛機(jī)、航天器的組裝帶來變革,甚至能被用來構(gòu)建更大的結(jié)構(gòu)。相關(guān)論文發(fā)表在最近出版的《科學(xué)》雜志上。
研究人員將這種鎖扣比作“鎖子甲”,每片結(jié)構(gòu)完全相同,為平面十字形,互相扣在一起形成一種八面體的立方點(diǎn)陣,就像鈣鈦礦的晶格結(jié)構(gòu)。鎖扣組裝起來后極為堅(jiān)固,強(qiáng)度相當(dāng)于同等重量超輕材料的10倍。每個(gè)鎖扣還可以拆下來,便于修復(fù),或在不同的組合結(jié)構(gòu)中循環(huán)使用。
MIT比特與原子中心主管尼爾·格森菲爾德介紹,這項(xiàng)設(shè)計(jì)結(jié)合了3個(gè)領(lǐng)域的研究:纖維復(fù)合材料、蜂窩材料(由多孔材料制造)和添加制造(如3D打印,其結(jié)構(gòu)是通過逐層沉積形成而不是去除多余材料)。
目前的復(fù)合材料,從網(wǎng)球拍到波音787飛機(jī)部件,每部分都是一個(gè)連續(xù)的單位。因此在制造大結(jié)構(gòu)時(shí),比如機(jī)翼,要有專門的大型工廠。格森菲爾德稱,對于一架飛機(jī)的制造來說,在這種大尺度上用3D打印不太實(shí)際,他們研究的是一種離散的“數(shù)字”材料!霸摬牧夏芙鉀Q問題,它是組裝而不是打印!
在傳統(tǒng)復(fù)合材料制造中,大部件之間的連接容易開裂,而新結(jié)構(gòu)用許多小的復(fù)合纖維鎖扣搭在一起,就像一種彈性固體,不會(huì)突然斷裂且比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)更輕——因?yàn)閴毫νㄟ^“鎖扣點(diǎn)陣”被分散傳遞到整個(gè)“建筑晶格”中。
在承載相同重量的負(fù)荷時(shí),新結(jié)構(gòu)所用的材料更少。減少了運(yùn)輸負(fù)擔(dān)、建造和組裝成本,同時(shí)大幅降低了燃料消耗,也能允許更大、更靈活的設(shè)計(jì)。論文合著者、博士后肯尼斯·張說,這一系統(tǒng)對“任何你需要移動(dòng)或放在空中的東西”都非常實(shí)用。
- 華工郭建華、蔣興華團(tuán)隊(duì) CEJ:具有優(yōu)異吸波性能和紅外/微波刺激響應(yīng)形狀記憶功能的自修復(fù)型FCIP/RGO/PUU柔性復(fù)合材料 2025-04-20
- 廣西大學(xué)徐傳輝教授/黃柏助理教授 Small:疏水改性真黑色素提升分散性構(gòu)建的高光熱相變橡膠復(fù)合材料 2025-04-16
- 南工大材料學(xué)院 CEJ:自主表面工程驅(qū)動(dòng)雙連續(xù)相復(fù)合材料實(shí)現(xiàn)電/熱雙導(dǎo)性能的可持續(xù)提升 2025-04-01
- 天科大馬曉軍教授 AFM:具有類承重結(jié)構(gòu)的高彈、耐水的纖維素基氣凝膠 2024-10-21
- 北航程群峰教授團(tuán)隊(duì) Sci. Adv.:創(chuàng)制了MXene復(fù)合纖維人工肌肉 2025-01-09
- 廣工閔永剛教授團(tuán)隊(duì)等Biosens. Bioelectron.:柔性AIE/PCM復(fù)合纖維用于酒精生物傳感、熒光防偽和人體熱管理 2024-09-25
- 鄭州大學(xué)上媛媛/北京大學(xué)曹安源團(tuán)隊(duì) Adv. Sci:具有高致動(dòng)應(yīng)力和預(yù)設(shè)計(jì)形狀變化的復(fù)合纖維 2024-08-16