研究人員開(kāi)發(fā)新的超材料，為可彎曲、可拉伸的計(jì)算機(jī)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(qiáng)度和一些剛度。

根據(jù)麻省理工學(xué)院新聞的報(bào)道，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)使用結(jié)合了微觀支柱和編織架構(gòu)的微觀雙網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)了這一點(diǎn)。這種組合首先在類似有機(jī)玻璃的聚合物上進(jìn)行了測(cè)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(yīng)用于其他材料，如玻璃、陶瓷和金屬，將其可能性擴(kuò)展到其他行業(yè)，如半導(dǎo)體。

這種超材料設(shè)計(jì)從微觀支柱和桁架中獲得強(qiáng)度，使其堅(jiān)硬但易碎。然而，通過(guò)添加由纏繞線性支撐結(jié)構(gòu)的線圈制成的線狀結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)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(xiàng)研究背后的團(tuán)隊(duì)的一員。“你可以打印雙網(wǎng)金屬或陶瓷，你可以獲得很多這些好處，因?yàn)槠茐乃鼈冃枰嗟哪芰浚宜鼈兊睦煨砸玫枚??！?/p>

其增加柔韌性的秘訣來(lái)自格子框架內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)的打結(jié)和纏結(jié)。這使它能夠吸收更多的應(yīng)力，并且當(dāng)支柱上出現(xiàn)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(tuán)纏在格子上的意大利面條。當(dāng)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(xiàn)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，這意味著你有更多的摩擦和更多的能量耗散?！?/p>

您可以將這項(xiàng)新技術(shù)應(yīng)用于半導(dǎo)體，使制造商能夠構(gòu)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(tuán)隊(duì)正在探索在結(jié)構(gòu)中使用兩種不同的材料。一個(gè)例子是使用對(duì)溫度反應(yīng)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(yīng)，而在高溫下變得更硬、更堅(jiān)硬。

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