近年來,，微點(diǎn)陣超力學(xué)材料以其輕質(zhì)高強(qiáng)的特性吸引了廣大研究者的關(guān)注，近些年隨著材料制備技術(shù)的進(jìn)步,，力學(xué)超材料也展現(xiàn)了其他特性,，比如可折疊性、抗回彈性,、抗破壞性,。在醫(yī)療、吸能結(jié)構(gòu),、機(jī)器人等應(yīng)用中展現(xiàn)了巨大的潛力,。磁響應(yīng)力學(xué)超材料有快速響應(yīng)、可遠(yuǎn)程控制等特性,，目前的磁響應(yīng)材料大多數(shù)將磁性顆粒摻雜在固相的高分子基體中,，而且現(xiàn)有的磁響應(yīng)材料通常需要在強(qiáng)磁場(≥0.1 mT)下工作。
為了構(gòu)建在低磁場下響應(yīng)的磁響應(yīng)力學(xué)超材料,，香港大學(xué)陸洋教授團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種“亦剛亦柔"的固液雙相力學(xué)超材料,，包含液相的磁流變體和固相的柔軟高分子微點(diǎn)陣外殼（圖 1）。研究人員利用真空填充的方式,，將磁流變體填充進(jìn)中空的微格框架中,，這種方法也為大尺度固液雙相結(jié)構(gòu)制備提供新思路。
圖 1 固液雙相微點(diǎn)陣力學(xué)超材料（a）示意圖（b）實(shí)物圖,，該結(jié)構(gòu)利用摩方精密nanoArch® S140 Pro設(shè)備加工制備
研究人員測試了不同磁場強(qiáng)度下微晶格力學(xué)超材料的力學(xué)性能,，研究結(jié)果表明在60mT的磁場強(qiáng)度下模量增加200%（圖 2），這種低磁場下的高模量增加來源于雙相結(jié)構(gòu)較低的起始模量,。此外,，柔性的外殼也讓固液雙相磁響應(yīng)力學(xué)超材料在劇烈變形后可以復(fù)原,，可作為吸能材料 （圖 3）。
圖 2 在不同磁場強(qiáng)度下的壓縮曲線
研究人員測試了該固液雙相結(jié)構(gòu)在電磁場下的響應(yīng)時(shí)間,，施加磁場時(shí)可以在180 ms達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),，去掉磁場時(shí)可以在80 ms 達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)（圖4 a,b），相比于之前的工作,，響應(yīng)時(shí)間大幅度減小,，作者認(rèn)為這是由于電磁鐵可以更快速精準(zhǔn)的建立磁場。得益于磁場快速響應(yīng)的特性,，該超材料展現(xiàn)了可編程的力學(xué)性能（圖4 c,d）,。
圖 4 磁響應(yīng)力學(xué)超材料的響應(yīng)時(shí)間（a）施加磁場（b）撤銷磁場（c）在壓縮實(shí)驗(yàn)過程中增加磁場強(qiáng)度（d）在壓縮實(shí)驗(yàn)過程中減小磁場強(qiáng)度
2023 年 8 月 25 日，相關(guān)論文以Magnetoactive microlattice metamaterials with highly tunable stiffness and fast response rate為題發(fā)表在 NPG Asia Materials上,。
“通過磁場大幅度調(diào)控超材料的力學(xué)性能是一次有意義的嘗試,，我們希望此項(xiàng)工作可以給微型柔性機(jī)器人、人工肌肉等領(lǐng)域的應(yīng)用帶來啟發(fā)" 陸洋教授總結(jié)道,。
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