在3D打印空心晶格内注入铁磁流体，添加磁场即变硬

2018年12月11日，南极熊从外媒获悉，劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）的研究人员发明了一种新的超材料，由填充铁磁流体的空心3D打印晶格结构组成，这种超材料暴露在磁场中时立即变硬。它的潜在用途包括从软机器人和光学外壳到智能装甲。

由LLNL工程师Julie Jackson Mancini领导的研究小组开始创建可调节的超材料，特别是磁场响应机械超材料（FRMM）。他们采用了大面积投影微光刻（LAPμSL）平台，该平台专门在大空间内进行3D打印微尺度特征;需要这样的技术要求来生产测试所需的复杂管状晶格结构的薄壁。在3D打印之后，在晶格管道内注入磁流变液，因此壁必须足够强以处理加载压力和铁磁流体的额外重量，但也足够灵活，以便能够检测和测量磁场时的刚度变化。

大多数具有动态机械性能的超材料需要几分钟或几小时才能发生变化。 FRMM的响应时间不到一秒，当施加特定的磁场时，铁磁流体中的磁性分子排列成链，立即使晶格结构变硬。Mancini说， “在本文中，我们真的希望专注于具有可调特性的超材料的新概念，已经证明，通过结构，超材料可以创造有时在自然界中不存在或可以高度设计的机械特性，但是一旦你构建了这个结构，你就会被这些属性所困扰。这些超材料的下一个演变是可以根据外部刺激调整其机械特性的东西。这些存在，但它们通过改变形状或颜色及时间来应对获得响应的时间可以是几分钟或几小时。使用我们的FRMM，整体形式不会改变，响应非常快，这使得它与其他材料区别开来。“

除了刚度之外，还可以调整磁场以调用各种机械性能，Mancini解释说：“真正重要的不仅仅是开关响应，通过调节磁场强度，我们可以获得广泛的机械性能。“先进的悬架系统和航空航天部件也可以从非常快速，精确的运动中受益，而不需要笨重的伺服系统。


该团队现在正在努力将这两种材料融合，不需要手动铁磁流体注入步骤。 研究小组成员之一Ken Loh教授评论说，该技术的未来发展“可能会导致新技术，例如战斗机的灵活装甲，当发现威胁时会瞬间变硬。”


编译自：3ders