多功能“超材料”可實時調(diào)整形狀和機械性
科技日報北京2月7日電 （記者劉霞）據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)6日報道，韓國蔚山科學(xué)技術(shù)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(diào)整其形狀和力學(xué)性能。研究團隊表示，這種突破性“超材料”超越了現(xiàn)有材料的局限性，為開發(fā)全適應(yīng)性軟體機器人和智能交互機器打下了基礎(chǔ)。相關(guān)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(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。但現(xiàn)有軟體機器人缺乏軟體動物的適應(yīng)性，主要原因在于很難實時改變和調(diào)整材料的特性和功能。
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(jié)構(gòu)的各個組成單元在數(shù)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(shè)備，即可原位編程多種機械性能。
研究負責(zé)人金智允（音譯）表示，他們開發(fā)出的超材料能在幾分鐘內(nèi)實現(xiàn)所需的特性。這種數(shù)字可編程材料表現(xiàn)出非凡的機械性能，包括形狀轉(zhuǎn)換和記憶、應(yīng)力—應(yīng)變響應(yīng)和橫向彈性。它還具有可調(diào)諧性，以及能量吸收和壓力輸送等特性，有望應(yīng)用于多個領(lǐng)域。
研究團隊解釋說，該材料可以根據(jù)意外沖擊調(diào)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(fēng)險。該材料也能用作“傳力材料”，在適當(dāng)?shù)奈恢煤蜁r間傳遞力。輸入特定數(shù)字命令，它就能選擇性地操作相鄰的LED開關(guān)，實現(xiàn)了對力傳遞路徑的精確控制。
金智允強調(diào)，這種超材料可與深度學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)、現(xiàn)有的數(shù)字技術(shù)和設(shè)備兼容，能實時將數(shù)字信息轉(zhuǎn)換為物理信息，為進一步開發(fā)能夠?qū)W習(xí)和適應(yīng)周圍環(huán)境的創(chuàng)新材料奠定了基礎(chǔ)。
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