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科學研究：有100種形態變化的材料構件
在荷蘭(lan) 原子與(yu) 分子物理研究所巴斯·奧弗韋德（Bas Overvelde）的實驗室中，那些類似雕塑的器件並不像它們(men) 看上去那麽(me) 簡單。這些器件由多層棱形構件組成，每個(ge) 麵都由活動的鉸鏈連接，可以輕鬆地變換形態。例如，從(cong) 三維星形變為(wei) 圓柱形或者球形等等。
想象一下經典的“拍拍圈”（slap bracelet，一種條狀產(chan) 品，掰動後可卷成環狀的手環），奧弗韋德介紹說，這種產(chan) 品具有兩(liang) 種穩定的結構，一種是筆直狀態，另一種是卷曲狀態。在奧弗韋德實驗室中展示的器件更厲害，在受到外力時，可以沿著多個(ge) 鉸鏈折疊，實現數十種可預測的形態。
除了這些已經製作好的實體(ti) 構件，奧弗韋德還與(yu) 同事開展了計算機模擬，探索更複雜的裝配方式，這個(ge) 過程讓他們(men) 發現了很多極具潛力的組合形態。一些大型的虛擬構造已經具備超過100種穩定的裝配狀態。相關(guan) 研究發表在《自然·通訊》（Nature Communications）雜誌上。
通過一定的設計和模擬，研究人員可以讓這些構件在外力的影響下變為(wei) 指定的形狀。通過這些工作，研究人員希望能簡化微型機器人的製造，以及一些複雜結構材料的製造。如果這些組件能輕鬆地變成所需的穩定形態，那麽(me) 用於(yu) 彎折或者組裝它們(men) 的工具也會(hui) 大大減少。
此外，某些特定形態和內(nei) 部結構還可以增加構件的強度和彈性。奧弗韋德說：“鳥類的骨骼具備一種微結構，能夠在減輕質量的同時保持骨骼的硬度。我們(men) 也在嚐試，希望用這些材料能夠實現類似的特性。”
目前這項研究還處於(yu) “厘米尺度”，大概與(yu) 傳(chuan) 統手工折紙產(chan) 品的尺寸相似。但奧弗韋德認為(wei) ，無論是在更大或者更小的尺度下，這些構件都會(hui) 遵從(cong) 相同的原理。目前他們(men) 的研究團隊隻是把重心放在了研究基本原理上。奧弗韋德說：“我們(men) 不是產(chan) 業(ye) 界的人，也不用在很小的尺度上製作這些構件，我們(men) 隻是試圖提出新概念的人。”
這些概念給材料科學界的同行留下了深刻印象。伊泰·科恩（Itai Cohen，並未參與(yu) 這項研究）是康奈爾大學的材料學家，他也領導了一項相似的研究。針對這一新成果，科恩表示，無論是研究的質量還是成果的意義(yi) ，都非同凡響。 “這就好比是用紙板和雙麵膠組成的設備。真正的問題是，這些設備能否用於(yu) 製造實際的機械係統？”但他也補充說，“在機械係統中，你能通過測試確認多少種不同的裝配方式，就能直接決(jue) 定這套係統可以實現什麽(me) 樣的功能。”
撰文：卡羅琳·德爾伯特（Caroline Delbert）
翻譯：董子晨曦
文章來源：環球科學
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