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热胀冷缩?超材料受热竟收缩:3D打印独特微晶格结构颠覆常识

       热胀冷缩一词可能会被重写。劳伦斯利物莫尔国家实验室(LLNL)25该公告称,实验室工程师和麻省理工学院(MIT)、第一次,南加州大学与洛杉矶分校科学家合作3D打印新的加热和收缩超级材料。该新结构也可以在冷却后恢复以前的体积,可以重复使用,适用于微芯片、高精度光学仪器等环境所需的精密操作部件。

       传统大体积材料的热力学特性表现为热膨胀和冷收缩,而这次获得的超材料则完全相反,在加热时会收缩。该材料是由聚酯和另一种混合铜的聚酯打印的微晶格结构,包括梁和空心点阵。由于不同材料的相对位移不同,连接点向内拉伸,推动整个晶格结构向内拉伸,表现出独特的热收缩特性。

       MIT力学工程教授方华莱带领的研究团队负责研究3D在接受《科技日报》记者电子邮件采访时,方记者电子邮件采访时表示,他们使用显微立体光刻3D打印技术类似于喷墨打印机和数字曝光机的组合。首先在透明窗口上喷洒不同材料的液滴,然后通过数字投影仪在需要固化的液滴背面投射图案。光照区域形成固体片状结构,附着在样品支架上,清除窗口上未曝光的液滴。所需的复合材料可以重复使用。

       方华莱介绍,从每个单元的角度来看,新结构类似于斜拉桥的设计,但伸缩性好的钢筋被相对柔软的树脂取代,刚度大的梁变成了与铜纳米颗粒混合的树脂。加热时,软树脂首先伸长,直到钢筋梁被拉动,相对锚定的位置旋转。总的来说,整个空心点阵结构都收缩了。

       该新结构适用于制造温度变化较大的环境中的精密部件,如避免热膨胀和冷收缩引起的焦距漂移的光学镜头;长期使用加热但不影响稳定性的微芯片;提高太阳能利用效率的设备;高温食品可与真牙完美匹配的牙科填充物;甚至穿过人造卫星。

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