据麦姆斯咨询报道，马德里卡洛斯三世大学（UC3M）和哈佛大学的科学家们通过实验证明，无需改变这种磁性超构材料的组成，就可以对其机械和结构行为进行重新编程。这项技术有望为生物医学和软体机器人等领域的创新打开大门。
该研究成果已经以“Reprogrammable Mechanical Metamaterials via Passive and Active Magnetic Interactions”为题发表在最近的Advanced Materials期刊上。这项研究详细介绍了如何利用分布在机械超构材料结构中的柔性磁铁对其进行重新编程。
磁响应单元的机械和结构响应
该研究的创新之处在于将微型柔性磁铁整合到旋转菱形矩阵中，只需改变这些磁铁的分布或施加外部磁场，就能改变结构的刚度及其能量吸收能力。这将赋予传统材料自然所不具备的独特性能。
“当我们设计新材料时，通常重点关注它们的化学成分和微观结构，但有了超构材料，我们还可以研究它们的内部几何形状和空间排列。”该研究的作者之一、来自UC3M连续介质力学和结构分析系的Daniel García-González解释说。
这一突破标志着向创造可重构机械结构迈出了重要一步，这种结构在机器人、防撞击和航空航天工程等领域非常有用。研究人员表示，这种结构的应用潜力是无限的。
从软体机器人技术中的冲击保护结构和自适应组件，到外骨骼中的智能减震系统。在体育运动领域，这种新型超构材料可通过运动鞋底中各元素的相互作用来改变鞋底的机械响应，使某些区域更柔韧或更坚硬，从而改善步行或跑步的脚步。
可重新编程的主动和被动冲击响应
“在生物医学领域，这种创新的潜力也正在显现。例如，我们可以在阻塞的血管中引入这些结构的修饰版本，并通过施加外部磁场，扩大基质以疏通血管。”同样来自 UC3M 连续介质力学和结构分析系的另一位研究员Josué Aranda Ruiz指出。
为了开展这项研究，UC3M和哈佛大学的研究人员将不同材料的鉴定和表征与分析它们作为磁性取向函数的行为相结合。
为此，他们研究了磁体的方向、残余磁化和刚度如何影响超构材料的静态和动态响应，结果表明，仔细调整方向可以显著调整超构材料的行为。然后，他们分析了将其集成到更大结构中进行动态冲击测试的情况。
该研究的另一位作者、UC3M连续介质力学与结构分析系的研究员Carlos Pérez-García补充说：“通过改变磁体的位置来调节它们之间的磁相互作用，我们可以在材料中实现完全不同的行为。”
