No design dos Metamoradores, o nome do jogo é “mais forte” por um longo tempo.
Os metamatórios são materiais sintéticos com estruturas microscópicas que fornecem ao material geral características excepcionais. As substâncias metálicas são mais fortes que suas partes convencionais e são um grande foco no design. No entanto, uma negociação está fechada: um material rigoroso, é menos flexível.
Os engenheiros do MIT já encontraram uma maneira de desaparecer um metamratorial que ambos são fortes e esticados. Os componentes básicos geralmente são extremamente rígidos e frágeis, mas são impressos em padrões específicos e complexos que formam uma estrutura forte e flexível.
A chave para a característica dupla do novo material é uma combinação de canudos microscópicos rígidos e uma arquitetura de malha suave. Esta “rede dupla” microscópica, impressa usando polímero semelhante a polímeros, produz um ingrediente que pode se expandir quatro vezes mais do que seu tamanho. Em comparação, o polímero de outras formas é muito baixo que qualquer expansão e é rachado ao mesmo tempo.
Os pesquisadores dizem que o novo design de rede dupla pode ser aplicada a outros materiais, por exemplo, para fabricar cerâmica, vidro e metal. Embora esse nacional seja forte, os materiais flexíveis podem ser fabricados em têxteis resistentes a lágrimas, semicondutor flexível, embalagem eletrônica de chips e sustentável, mas podem ser feitos em andaimes compatíveis nos quais as células podem ser expandidas para reparo de tecidos.
“Estamos abrindo essa nova zona para metamratórios”, disse Carlos Portella, associado de desenvolvimento de carreira Robert N., Robert N. “Você pode imprimir um metal ou cerâmica de rede dupla, e você pode obter muitos desses benefícios, para que eles precisem de mais energia para quebrar e eles se estenderão significativamente”.
Portela e seus colegas relatarão sua pesquisa no diário MaterialEntre seus co-autores do MIT, James Utama Surjadi, junto com Bastien Ayimon e Molly Carton, incluindo.
Prisão inspirada
Além de outros grupos de pesquisa, Portela e seus colegas geralmente projetavam metamatural por impressão ou nanofbratos por latis microscópicos usando polímeros convencionais, como plexiglas e cerâmica. Padrões ou arquitetura específicos, que eles imprimem podem fornecer energia excepcional e resultar em resistência ao metabolismo.
Vários anos atrás, a curiosidade de Portella era que qualquer metametário poderia ser feito de qualquer material inerentemente rígido, mas poderia ser projetado de uma maneira que o transformou em uma versão mais macia e macia.
“Percebemos que o campo dos campos de metal não tentou afetar o estado de material suave”, disse ele. “Até agora, todos estamos procurando materiais rigorosos e poderosos”.
Em vez disso, ele procurou uma maneira de acumular metamateriais macios e elásticos. Em vez de imprimir canudos microscópicos e traços como metáforas convencionais à base de malha, ele e sua equipe criaram uma arquitetura de molas ou bobinas entre malha. Eles descobriram que os ingredientes que eles usavam eram tão apertados quanto os acrílicos, e o metamterial tecido era macio e mola como borracha.
“Eles estavam esticados, mas muito macios e leais”, lembre -se de Portela.
Para encontrar maneiras de aumentar seu metamratorial suave, a equipe encontrou um ingrediente completamente diferente: inspiração de hidrogel. Os hidrogéis são materiais macios, esticados e de gel e suchos compostos pela maioria das estruturas de água e polímero. Pesquisadores, incluindo grupos no MIT, criaram maneiras de criar hidrogéis macios e esticados e fortes. Eles combinam as redes de polímeros com recursos muito distintos, como uma rede de moléculas naturalmente fortes, que são inerentemente esmagadas com outra rede molecular. Portela e seus colegas estavam se perguntando se esse design nacional de dupla rede poderia ser adaptado às metáforas.
“Foi o nosso momento ‘Aha'”, disse Portela. “Pensamos: podemos obter a inspiração para criar um metálico semelhante a esses hidrogéis semelhantes aos semelhantes e esticados?”
Stroot e tricô
Para seu novo estudo, a equipe fabricou uma combinação metamratória de duas arquiteturas microscópicas. O primeiro é o andaime como Stroots e Trus’s Grid. O segundo é um padrão de bobinas que tecem ao redor da palha e da treliça. Ambas as redes são fabricadas com o mesmo plástico acrílico e são conhecidas como uma técnica de impressão baseada em laser dependente e baseada em laser que a litografia de dois pés de altura.
Os pesquisadores imprimiram amostras de novos metamateriais inspirados em rede dupla, medindo vários milímetros quadrados de diferentes mícrons quadrados em cada forma. Eles colocaram o material através de uma série de testes de estresse, de modo que conectaram as duas extremidades da amostra a uma imprensa nanomecânica especial e mediram a energia que levou o material separado. Eles também gravaram vídeos de alta resolução para monitorar esses locais e maneiras em que o material foi esticado e destruído.
Eles descobriram que seu novo design de rede dupla era capaz de estender seu próprio comprimento a três vezes, 10 vezes maior que o metal de padrão de malha convencional impresso com o mesmo plástico acrílico. Portella diz que os estrios rígidos do novo material são estritamente da interação entre os canudos rigorosos e o mesier, enquanto o material é estressado e desenhado.
“Esta rede de tecidos é pensada como uma bagunça de espaguete em uma rede. Quando quebramos a rede de fraudes monolíticas, essas partes quebradas vêm para a jornada e agora todos esses espaguete estão associados a peças”, explica Portella. “Está mais envolvido em fibras tecidas, o que significa que você tem mais atrito e mais desperdício de energia” “
Em outras palavras, a ferida de estrutura macia através da malha rígida do conteúdo oferece mais pressão para vários nós ou jatlas promovidos pelos estrondos de rachadura. Como esse estresse se dispersa desigual através do material, uma rachadura precoce é reta e é menos provável que rasgue o material rapidamente. Além disso, a equipe descobriu que, se introduzirem buracos ou “falhas” estratégicos no metamatorial, poderão espalhar o material por qualquer estresse, torna -o mais resistente a expandir ainda mais e mais rasgar.
“Você pode pensar que isso piora o material”, disse Surjadi, co-autores do estudo. “Mas uma vez vimos que começamos a acrescentar falhas, a quantidade que pudemos estender e a quantidade que abolíamos três vezes a quantidade que abolamos. Isso nos dá um material que é rigoroso e forte, o que geralmente é um conflito”.
A equipe criou uma estrutura de cálculo que pode ajudar os engenheiros a adivinhar como um metamratatorial será executado com o tipo de redes rigorosas e esticadas. Eles imaginam que esse nilpath nacional será eficaz no design de tecidos e tecidos à prova de lágrimas.
“Queremos experimentar essa abordagem de materiais mais frágeis, para lhes dar versatilidade”, diz Portela. “Até agora, conversamos sobre características mecânicas, se pudermos torná -las reacionárias ao condutor ou temperatura? Para isso, duas redes podem ser feitas de diferentes polímeros, que reagem a diferentes maneiras de temperatura, para que possa abrir seus poros ou ficar quente quando é legal”.
Este estudo foi apoiado pela Fundação Nacional de Ciência dos EUA e pelo MIT Works Seed Fund para o MIT Meche.
