對于人造材料來說,期望的特性經常會發生沖突。例如,工程材料通常通過犧牲彈性來實現高能量耗散,反之亦然,或者通過失去其各向同性來實現所需的拉脹性,這限制了它們的性能和應用。
東北大學Yaning Li等提出了一種通過具有嚙合鍵-通道對的3D空間填充瓦片來創建新型機械超材料的策略,以拉脹3D鍵-八面體-立方八面體超材料為例。
本文要點:
(1)
這種超材料表現出高彈性,同時在大壓縮應變下協同實現大的機械遲滯。特別是,這種超材料表現出理想的各向同性,接近各向同性泊松比的理論極限1,這在現有的3D機械超材料中很少見。此外,這種新型超材料在機械性能和行為方面提供了廣泛的可調性,包括在正常壓縮下不尋常的耦合增長和扭曲行為。設計方法通過數值模擬、理論分析和實驗表征的綜合來說明。
(2)
新型機械超材料在致動器和阻尼器、軟機器人、生物醫學材料和用于能量耗散的工程材料/系統中具有廣泛的應用。
參考文獻:
T. Li, Y. Li, 3D Tiled Auxetic Metamaterial: A New Family of Mechanical Metamaterial with High Resilience and Mechanical Hysteresis. Adv. Mater. 2024, 2309604.
DOI: 10.1002/adma.202309604
https://doi.org/10.1002/adma.202309604