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先进的材料

先进的材料

可以使用新材料来制造液体金属机器人

26 May 2020
液态金属基质手
方便的材料 使用液态金属基质制造的人类手模型。 (礼貌:Pu张)

可以粉碎但返回其原始加热形状的液态金属晶格已经开发出来 浦张 与宾厄姆顿大学的同事在美国。该材料通过硅树脂壳一起保持在一起,可以找到Myriad使用,包括软机器人,可折叠天线和航空航天工程。实际上,该研究甚至可能导致创建液体金属机器人在胶片中唤起T-1000个字符 终结者2.

该团队使用称为田间合金的铋,铟和锡的特殊混合物创造了液态金属格子。该合金在仅为62°C的情况下熔化的相对不寻常的性质,这意味着它可以用热水液化。领域的合金已经有了几种应用 - 包括用于先进核反应堆的液态金属冷却剂。

张和同事通过硅树脂壳通过复杂的混合制造工艺将合金组合,该方法结合了3D印刷,真空铸造等“全成形涂层” - 通常用于涂覆薄聚合物层中的电路板以保护它们的技术环境。硅树脂壳是允许格子“记住”所需的形状和恢复诸如合金熔化时的恢复。

壳骨架

“没有壳牌,它不起作用,因为液态金属会流走开,”张说。 “壳体骨架控制整体形状和完整性,因此液态金属本身可以局限于通道中。”

为了说明格子技术的潜力,张和同事们制作了几种示范结构 - 包括蜂窝状,信件Bume(宾厄姆顿大学机械工程),蜘蛛网类似的蜘蛛网和人类形状的格子。当被压碎和重新入睡时,所有怪异都返回原来的形状。

根据张的,田地的合金非常坚固且稳定,比大多数形状记忆聚合物更硬。新材料的一个关键益处是,在恢复到其通常的形状之前,物体可以很容易地压碎成更小的空间以进行运输或储存。研究人员认为这将使材料成为太空任务中的应用,可用于制造天线或建筑物上层建筑,这些船舶在航天器船上紧紧地包装,然后在抵达月球或另一个星球上扩展。

空间靠垫

材料也可用于制作垫子,因为它可以在压碎时吸收相当大量的能量。张表明这可能对建造可重复使用的航天器是有用的。 “通常,工程师使用铝或钢来生产垫子结构,”他说。 “在你降落月球后,金属吸收能量并变形。结束了 - 你可以只用一次。“

相比之下,使用使用液态金属晶格建造的着陆垫的航天器可以在又一次地重复使用。 “使用这个领域的合金,你可以像其他金属一样撞到它,但后来将其加热以恢复其形状,”张说。

“对可以改变其形状,刚度和承受负荷能力的机器和结构具有兴趣。这些架构在新兴应用程序中具有潜在的用途,如软机器,这些应用模仿生物生物,可穿戴能够符合身体的自然运动的可穿戴计算系统,或可以帮助人类运动任务的可穿戴机器人,“ Carmel majidi.是来自卡内基梅隆大学的机械工程师。 “[这项工作]很好地建立在刚度调谐和形状记忆材料的过去的研究中,”他说,添加它。 “是熔点金属的低熔点金属可以用于创造智能和自适应结构的优秀示范。

巨大的变化

迈克尔·迪基 - 北卡罗来纳州立大学的化学工程师同意,增加,“这项工作很好地利用了3D打印的能力,弹性体的弹性能量,以及低熔点金属合金熔化时发生的模量的巨大变化。

通过初步研究完成,研究人员现在正在努力提高液态金属格子材料的耐用性,强度和能量吸收能力 - 沿着扩大和精制制造过程。

张也有另一个目标。 “我们的梦想是建造一个液体金属机器人,”他说。 “现在我们有一只手,所以我们进一步一步。

该研究在杂志中描述了 添加剂制造.

版权©2021由IOP Publishing Ltd和个人贡献者