4D打印可重构像素力学超材料

发布者:朱莹莹发布时间:2024-04-01浏览次数:72


受生物组织卷曲、缠绕状的胶原纤维启发,将螺旋状韧带引入手性结构中并结合4D打印技术,设计并制备了具有力学性能(非线性应力-应变、扭转角-应变行为)可调节和可重构的拉扭耦合力学像素和像素力学超材料。力学像素的微结构由螺旋状韧带和立方体节点组成,根据韧带与节点的连接方式可分为左手性和右手性模式。揭示了力学像素从弯曲主导变形模式转变至拉伸主导变形模式的变形机理,验证了力学像素非线性力学行为的可重构特性。力学像素的韧带构型和节点间距为制备缓冲装置创造了机会。利用材料的形状记忆特性,调节缓冲装置中力学像素的构型,以实现装置的不同缓冲效果。当鸡蛋在500mm的高度自由落体至编程的缓冲装置时,鸡蛋立即破碎。当鸡蛋在1000mm的高度掉落至未编程的缓冲装置时,鸡蛋仍能保持完整。