研究人員開(kāi)發(fā)新的超材料，為可彎曲、可拉伸的計算機芯片鋪平了道路

麻省理工學(xué)院的研究人員開(kāi)發(fā)了一種制造材料的新技術(shù)，使它們變得柔韌，同時(shí)保持強度和一些剛度。

根據麻省理工學(xué)院新聞的報道，研究團隊通過(guò)使用結合了微觀(guān)支柱和編織架構的微觀(guān)雙網(wǎng)絡(luò )設計來(lái)實(shí)現了這一點(diǎn)。這種組合首先在類(lèi)似有機玻璃的聚合物上進(jìn)行了測試，這使得它在斷裂前可以拉伸四倍于其大小。然而，相同的技術(shù)可以應用于其他材料，如玻璃、陶瓷和金屬，將其可能性擴展到其他行業(yè)，如半導體。

這種超材料設計從微觀(guān)支柱和桁架中獲得強度，使其堅硬但易碎。然而，通過(guò)添加由纏繞線(xiàn)性支撐結構的線(xiàn)圈制成的線(xiàn)狀結構，聚合物材料能夠在失效前拉伸三倍于其尺寸，比僅使用基本晶格結構的材料多出十倍。

“我們正在為超材料開(kāi)辟這個(gè)新領(lǐng)域，”麻省理工學(xué)院副教授 Carlos Portela 說(shuō)，他是這項研究背后的團隊的一員?！澳憧梢源蛴‰p網(wǎng)金屬或陶瓷，你可以獲得很多這些好處，因為破壞它們需要更多的能量，而且它們的拉伸性要好得多?！?/p>

其增加柔韌性的秘訣來(lái)自格子框架內螺紋結構的打結和纏結。這使它能夠吸收更多的應力，并且當支柱上出現裂紋時(shí)，由于能量在材料中分布不均勻，它不太可能傳播。

“把這個(gè)編織的網(wǎng)絡(luò )想象成一團纏在格子上的意大利面條。當我們打破整體晶格網(wǎng)絡(luò )時(shí)，那些破損的部分隨之而來(lái)，現在所有這些意大利面都與晶格片糾纏在一起，“Portela 告訴麻省理工學(xué)院新聞?！边@促進(jìn)了編織纖維之間的更多糾纏，這意味著(zhù)你有更多的摩擦和更多的能量耗散?！?/p>

您可以將這項新技術(shù)應用于半導體，使制造商能夠構建可以安裝在服裝和其他可穿戴配件上的柔性芯片。此外，研究團隊正在探索在結構中使用兩種不同的材料。一個(gè)例子是使用對溫度反應不同的聚合物，這樣材料在寒冷環(huán)境中變得更柔軟、更順應，而在高溫下變得更硬、更堅硬。

（圖片來(lái)源：Surjadi、Aymon、Carton 和 Portela / MIT News）