利茲大學(xué)的研究人員開發(fā)出一種合成材料可以模仿某些生物組織并在其伸展時(shí)變厚

利茲大學(xué)的研究人員開發(fā)出一種合成材料，可以模仿某些生物組織并在其伸展時(shí)變厚。您是否發(fā)現(xiàn)目前可用的材料過(guò)于拘束且不靈活?英國(guó)利茲大學(xué)的研究人員開發(fā)出一種在拉伸時(shí)變得更厚而不是更薄的材料。從技術(shù)上講，這種材料表現(xiàn)出負(fù)泊松比，它代表橫向應(yīng)變與軸向應(yīng)變的比值。

“最初當(dāng)你拉伸這種材料時(shí)，如果我們垂直于液晶的排列方向拉伸，我們最初會(huì)看到樣品變得更薄，表現(xiàn)出正常的正泊松比行為，但隨后它會(huì)經(jīng)過(guò)一個(gè)臨界點(diǎn)，在那里它變?yōu)榱愣纫韵?。也就是說(shuō)，隨著我們繼續(xù)增加壓力，材料實(shí)際上開始變厚，“Devesh Mistry，其中一位研究人員告訴Design News。“液晶基團(tuán)正在重新排序并改變其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。了解分子結(jié)構(gòu)是理解為什么這種泊松比正在發(fā)生變化以及我們?nèi)绾问褂盟鼇?lái)創(chuàng)建一個(gè)以負(fù)泊松比開始的材料的關(guān)鍵。

研究人員在Nature Communications上發(fā)表的一項(xiàng)研究中指出，這些所謂的“拉脹材料”可以在貓的皮膚，人的肌腱和貽貝殼內(nèi)的保護(hù)層中發(fā)現(xiàn)。這些材料的極端韌性促使人們開發(fā)合成版本。已經(jīng)證明了3D打印的拉脹結(jié)構(gòu)的一些例子，但是利茲大學(xué)的這一最新發(fā)展是第一種本身具有拉伸性的人造材料。

在這個(gè)為期一周的課程中，我們將看到兩個(gè)低成本但功能豐富的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)程序：CircuitStudio和KiCad。

Mistry說(shuō)：“我們感興趣的是使用圖案化的機(jī)械各向異性來(lái)制造以特定方式變形的材料.Mistry是一名物理學(xué)家，他在利茲的物理和天文學(xué)院工作時(shí)發(fā)現(xiàn)并且目前正在工作在科羅拉多大學(xué)，當(dāng)他發(fā)現(xiàn)這種獨(dú)特的行為時(shí)，他正在尋找可能對(duì)柔性電子產(chǎn)品或下一代顯示器有用的材料。

“我在文獻(xiàn)中發(fā)現(xiàn)了一種材料，我覺(jué)得這種材料可以滿足我們的特殊需求，然后在研究它的機(jī)械性能時(shí)，我們看到了這種非常有趣且非常離奇的行為，這種行為完全出乎意料，但顯然已經(jīng)引起了人們的想象，”Mistry說(shuō)過(guò)。

已知液晶彈性體具有令人感興趣的機(jī)械性能，例如各向異性或方向依賴性，并且已經(jīng)研究了一段時(shí)間。今天，它們被用于制造熱或光致驅(qū)動(dòng)的裝置。

之前已經(jīng)了解到液晶的間距和圖案可以編程，但是Mistry和他的團(tuán)隊(duì)希望進(jìn)行更深入的研究，研究這些材料如何變形以及它們?nèi)绾卧诓煌较蜃冃?。這種拉脹行為已經(jīng)在理論上被預(yù)測(cè)，可以追溯到2003年，但它從未得到證實(shí)。

該材料尚未命名。但對(duì)于那些化學(xué)家來(lái)說(shuō)，這種特殊的液晶彈性體是基于丙烯酸酯化學(xué)的。

Mistry說(shuō)，由于它與生物組織的相似性，這種新材料被認(rèn)為是一種生物回憶材料，非常適合人造肌肉和軟機(jī)器人。其他材料的其他潛在應(yīng)用包括鞋類和防彈衣。

RP Siegel，PE，擁有機(jī)械工程碩士學(xué)位，在施樂(lè)公司研發(fā)工作了20年。這位發(fā)明家擁有50項(xiàng)專利，現(xiàn)在是一名全職作家，RP在技術(shù)與社會(huì)的交叉領(lǐng)域找到了自己的主要興趣。他的作品出現(xiàn)在多個(gè)消費(fèi)者和工業(yè)界，他還合著了生態(tài)驚悚片Vapor Trails。