具有稳定记忆的可重编程力学超构材料

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超构材料通过其底层结构布局的几何排列来实现奇异的物理特性。传统的力学超构材料通过单元优化实现目标泊松比或形状变换等功能，通常具有空间异质性。这些功能以一种无法改变的方式被编程到超构材料的布局中。尽管最近的努力已经产生了制造后调整这些特性的方法，但它们还没有表现出类似于数字设备的机械可重编程性，例如硬盘驱动器，其中每个单元都可以根据需要实时写入或读取，且稳定地改变以材料为基础的系统的力学行为的能力是非常重要的。

近日，瑞士洛桑联邦理工学院Mark Pauly教授和Pedro M. Reis教授团队通过使用一种可平铺的力学超构材料的设计框架克服了这一挑战，该材料在单胞级具有稳定记忆特性。设计结构包括一组物理二进制元素（m位），类似于数字位，并清楚地描述了写入和读取阶段。每个m位都可以使用磁驱动在双稳态壳的平衡之间移动，从而在两个稳定状态（充当内存）之间独立且可逆地切换。在变形状态下，每一种状态都有明显不同的力学响应，这是完全弹性的，可以可逆循环，直到系统重新编程。将一组二进制指令编码到分块数组上会产生明显不同的力学性能。具体地说，可以使刚度和强度在一个数量级上变化。期望在这种设计范式中，力学性能的稳定记忆和按需可重编程性将促进力学超构材料的先进形式的发展。

相关研究发表在《Nature》上。（徐锐）

文章链接：
Chen, T., M. Pauly, and P.M. Reis, A reprogrammable mechanical metamaterial with stable memory. Nature, 2021. 589(7842): p. 386-390.

https://doi.org/10.1038/s41586-020-03123-5

来源：两江科技评论微信公众号（ID：imeta-center），作者：九乡河。