学术前沿 | 多功能和可重新编程的 4D 像素机械超材料

主要观点总结

本文介绍了具有多功能和可重编程特性的像素力学超材料（PMM）的开发及其特性。该超材料通过排列未耦合的约束单个模力学像素（MP）实现，具有多种非凡机械性能之间的可控转换。使用形状记忆聚合物和4D打印技术增强了其可编程性，设计自由度得到了极大的丰富。该超材料在隔振器件和能量吸收器件方面有着广泛的应用前景。

关键观点总结

关键观点1: 超材料的物理特性及局限性

传统机械超材料的物理特性被永久编程到其周期性的互连配置中，缺乏模块化、可扩展的制造和可编程性。难以满足多种独立的非凡机械性能的需求。

关键观点2: 像素力学超材料（PMM）的特性

PMM通过排列未耦合的约束单个模力学像素（MP）开发，具有多功能和可重编程特性。每个MP可在两种非凡的机械性能之间进行受控转换，具有32个独立且可逆的室温编程配置。

关键观点3: 超材料的可编程性和制造扩展性

形状记忆聚合物和4D打印技术增强了超材料的可编程性。通过榫眼和榫头设计，实现了可扩展的制造和模块化超材料。

关键观点4: 超材料的应用前景

超材料在隔振器件和能量吸收器件方面有着广泛的应用前景。例如，通过控制模块之间的闭合，设计了六个不需要持续外力的标准数字逻辑门。

关键观点5: 研究的亮点

开发的超材料实现了多稳态变形和压缩扭转变形之间的受控过渡。利用榫眼和榫头的设计思想展示了其在能量吸收器件中的应用前景。

文章预览

     超材料具有奇特的物理特性，这些特性依赖于其底层架构的构建。然而，传统机械超材料的物理特性被永久编程到其周期性的互连配置中，导致它们缺乏模块化、可扩展的制造和可编程性。机械超材料通常表现出单一的非凡机械性能或多种非凡性能耦合在一起，因此难以实现多种独立的非凡机械性能。在这里，具有多功能和可重编程特性的像素力学超材料 （PMM） 是通过排列未耦合的约束单个模力学像素 （MP） 来开发的。MP 可以在两种非凡的机械性能（多重稳定性和压缩-扭转耦合变形）之间进行受控转换。每个 MP 具有 32 个独立且可逆的室温编程配置。此外，形状记忆聚合物 （SMP） 和 4D 打印进一步增强了超材料的可编程性，极大地丰富了设计自由度。对于由 m × n MP 组成的 PMM，它具有 32（m × n） 独立的室温编程配置。论证了超材料在具有 ………………………………