湖南
近日，澳大利亞皇家墨爾本理工大學（RMIT University）的工程師們從深海海綿身上獲得靈感，研發出了一種性能超厲害的新型材料。這種材料抗壓強度和硬度都特別出色，未來有望在建筑和產品設計領域大顯身手。
研究人員模仿太平洋深海海綿“維納斯花籃”復雜而又有韌性的骨架結構，設計出了一種雙晶格結構的材料。據該研究的主要作者馬嘉明博士介紹，經過大量測試和優化，這種設計不僅讓材料變得更堅固、更硬挺，而且還具備一種特殊的“反常規”能力——在受到擠壓時會收縮，專業術語叫“拉脹行為”。一般的材料拉伸時會變薄，擠壓時會變厚，就像橡膠一樣，而拉脹材料剛好相反。這種特性讓它能高效吸收和分散沖擊力，用途特別廣泛。
此前，拉脹材料雖然有獨特的性能，但硬度不夠，吸收能量的能力也有限，這限制了它們的應用。而這次團隊研發的雙晶格結構材料，成功克服了這些缺點。研究成果顯示，在使用相同數量材料的情況下，這種新晶格結構材料的硬度是現有的基于蜂巢設計的拉脹材料的13倍，吸收能量的能力比現有設計多10%，而且在更大的應變范圍內都能保持拉脹特性。
該新型材料的應用前景十分廣闊。吳光山博士表示，這種受生物啟發的拉脹晶格材料為開發下一代可持續建筑奠定了堅實基礎。在建筑領域，它可以用來打造鋼結構建筑框架，減少鋼材和混凝土的使用量，達到和傳統框架一樣的效果。在其他領域，比如制作輕質運動防護裝備、防彈背心，甚至用于醫療植入物等方面，也都有很大的潛力。
目前，研究團隊已經通過計算機模擬和對熱塑性聚氨酯3D打印樣品的實驗室測試，驗證了這種設計的可行性。接下來，他們計劃制作鋼材版本的樣品，并與混凝土和夯土結構結合使用，進一步探索其在建筑領域的應用。團隊還打算將這種設計與機器學習算法相結合，對材料進行優化，開發出可編程材料。此次研究不僅展示了向大自然學習的價值，更為未來的材料創新開辟了新方向。
參考資料：DOI： 10.1016/j.compstruct.2024.118835
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