多功能“超材料”可实时调整形状和机械性

  据物理学家组织网6日报道，韩国蔚山科学技术院（UNIST）研究人员开发出一种新型多功能材料，能实时动态调整其形状和力学性能。研究团队表示，这种突破性“超材料”超越了现有材料的局限性，为开发全适应性软体机器人和智能交互机器打下了基础。相关论文发表于最新一期《先进材料》杂志。

  受章鱼等生物启发研制出的软体机器人，在多个领域展现出巨大的应用潜力。但现有软体机器人缺乏软体动物的适应性，主要原因在于很难实时改变和调整材料的特性和功能。

  鉴于此，研究团队引入一种利用图形刚度模式的新方法。通过让具有椭圆形空隙的简单辅助结构的各个组成单元在数字二元刚度状态（软或刚）之间切换，他们开发出一种可编程多功能材料。这种材料无需额外的设备，即可原位编程多种机械性能。

  研究负责人金智允（音译）表示，他们开发出的超材料能在几分钟内实现所需的特性。这种数字可编程材料表现出非凡的机械性能，包括形状转换和记忆、应力—应变响应和横向弹性。它还具有可调谐性，以及能量吸收和压力输送等特性，有望应用于多个领域。

  研究团队解释说，该材料可以根据意外冲击调整其性能，最大限度地减少传递到其上的力，从而显著降低受损风险。该材料也能用作“传力材料”，在适当的位置和时间传递力。输入特定数字命令，它就能选择性地操作相邻的LED开关，实现了对力传递路径的精确控制。

  金智允强调，这种超材料可与深度学习等人工智能技术、现有的数字技术和设备兼容，能实时将数字信息转换为物理信息，为进一步开发能够学习和适应周围环境的创新材料奠定了基础。（记者 刘霞）