電影裡的終結者要來了？美科學家偶然研發出會自愈的3D材料

2020-09-10 前瞻網

作為改進未來無人駕駛飛機和機器人飛行器研究的一部分，美國陸軍研究人員與德州農工大學進行了合作，創造了一種新型聚合物材料，這種材料可以變形並自愈。

根據陸軍作戰能力發展司令部(CCDC)陸軍研究實驗室的一份新聞稿表示，在早期的研究中，這種首創的3D環氧樹脂基材料可以對刺激作出反應，研究人員希望這種材料有朝一日可以加入智能技術，使得它可以在沒有任何外部控制的情況下適應其周邊環境。

CCDC的航空工程師和這項工作的主要研究員Frank Gardea說：「我們想要的是一個可以同時提供結構、傳感和響應的材料系統。」

Gardea設想了一個適用於空中和地面任務的未來平臺，這個平臺具有「好萊塢電影《終結者2》中T-1000那樣的結構變形特徵」。

在這部大熱的電影中，終結者是由液態金屬製成的，它的手臂可以變成尖銳的武器，在被12口徑的獵槍和40毫米的榴彈發射器擊中後，它還可以自我修復。

到目前為止，這種材料對溫度有反應，研究人員首先選擇溫度這個條件是因為它在實驗室測試中易於使用。

Gardea在新聞稿中說，在現實世界中，用溫度刺激材料並不容易也不太實用，所以他們引入了光反應，因為用光更容易控制和遠程應用。

聚合物是由重複的單元組成的，就像鏈上的鏈環一樣。根據新聞稿表示，對於較軟的聚合物，這些鏈只通過交聯輕微地相互連接，鏈之間的交聯越多，材料的硬度就越高。

Gardea說：「大多數交聯材料，尤其是那些3D列印的材料，往往有一個固定的形式，也就是說，你的材料一旦做好了之後不能再加工或融化。而這種新材料具有動態的鏈，使得該材料可以多次從液體變成固體，這就使得它可以通過3D列印出來和回收。」

根據通稿，這些動態鍵導致了一種獨特的形狀記憶行為，因此材料可以被編程和觸發，以回到記憶的形狀。

「引入到聚合物鏈的靈活性使這種材料能夠以前所未有的方式進行微調，並獲得橡膠的柔軟性或承重塑料的強度，」新聞稿補充說。

該實驗室車輛技術理事會的副首席科學家Bryan Glaz在新聞稿中表示，此前在適應性材料方面的大部分研究都是針對材料系統，但是這些材料系統要麼過於柔軟不適用於結構應用，要麼是不適用於平臺開發。

這項研究仍處於發現階段。據新聞稿稱，該團隊一開始的時候本來是嘗試開發一種可用於結構應用的3D列印材料，這種材料可用於列印無人機甚至旋翼飛機的組件。

在這次探索性研究中，項目官員注意到，在失敗後，材料的表面變得活躍，Gardea說，「很容易粘在一起，」並補充說，這一發現促使研究人員調查這種材料的自我修復能力。

接下來的步驟就是增強刺激行為和癒合行為，以及引入多反應性，並使材料對溫度和光以外的刺激做出反應，Gardea說。

Glaz說，這項研究只是探索研究項目的一部分，該探索項目著眼於可能在30至50年後顛覆當前科學技術範式的新科學發展。

他補充說，該團隊的科學進步標誌著「在實現深度未來平臺的科學可能性上邁出了第一步。」

編譯/前瞻高端裝備研究組

原文來源：https://www.military.com/daily-news/2020/08/19/army-researchers-dream-new-self-healing-material-will-lead-terminator-technology.html

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