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“剪纸”技术创造新型可变形超材料

“Kirigami”是一种古代日本的剪纸艺术,通过切割和折叠纸来获得三维形状。布里斯托大学的工程师们使用这种剪纸技术开发了一种新的变形材料。

超材料是一类具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料。目前超材料用来制造人工电磁、振动吸收器和高性能的传感器。

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“剪纸”艺术可以用于将二维薄板材料转化为复杂的三维几何图形的形状,并具有比传统的“折纸”技术更广泛的可选择性。 该研究由大学英国工程与物理科学理事会(EPSRC)中心先进复合材料创新和科学(ACCIS CDT) 的博士训练项目支持,成果发表在《科学报告》期刊上。

这种使用“剪纸”艺术制得的机械超材料可以无缝地改变形状,表现出在微小几何形变条件下机械性能的大幅变化,并能通过主流驱动机制适应形状的变化。 “剪纸”超材料可以由现成的热塑性或热固性复合材料制备,嵌入在不同的传感和电子系统中可以获得全集成的智能变形结构。

ACCIS航天工程系的智能材料与结构教授法布里奇·奥斯卡帕表示,机械超材料通过其结构子单元的成型和变形表现出不同寻常的特性。这项研究提出了一种基于“剪纸”艺术设计思想的多孔超材料制备方法。这种技术允许我们通过工程切割和折叠获得大尺寸、大体积变形,并具有高定向、可调节机械性能的多孔超材料。

这个超材料未来可用于机器人机体、飞机和飞行器的变形结构,微波和智能天线等。(来源:中国船舶工业综合技术经济研究院)

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