清华航院张一慧课题组在具有非常规溶胀性质的
来源:板块网 发表于2019-07-11 06:07:24 编辑:张嘉倪
摘要: 6月12日电 6月8日,清华大学航天航空学院张一慧课题组与北京理工大学教授、清华大学双聘教授方岱宁课题组协作,在《科学开展》(Science Advances)期刊上

  6月12日电 6月8日,清华大学航天航空学院张一慧课题组与北京理工大学教授、清华大学双聘教授方岱宁课题组协作,在《科学开展》(Science Advances)期刊上宣布了题为《具有非常规溶胀行为及可调控应力应变曲线的软质力学超资料》(Soft mechanical metamaterials with unusual swelling behavior and tunable stress-strain curves)的研讨论文,体系报导了一类具有负溶胀等非常规溶胀性质以及可调控 J 型应力-应变曲线的软质力学超资料。

  具有极点面积/体积变形才能的超资料在航空工程、光学和微电子范畴有着广泛的使用。但是现有的负溶胀超资料变形规模较小,且不具有各向异性的性质,很难完成对资料面积/体积改变的大幅调控,在很大程度上约束了该类力学超资料的开展和使用。?

  A图为网状资料吸水和脱水进程中的构型演化。B图为溶胀应变随时刻演化的曲线图。C图为对应吸水/脱水状态下的应力-应变曲线。比例尺为40毫米

  为处理上述问题,航院张一慧课题组提出了一种根据平面点阵的异质资料拼装规划。该规划根据复合梁的偏疼原理,使用不同层资料吸水变形进程中胀大变形的差异,完成网状资料全体的较大胀大和缩短。其微结构采用了马蹄形的三层夹心规划,有用处理了变形进程中界面别离以及结点自触摸的问题。结合先进增材制备技能,使用高精度多资料光固化喷墨型3D打印机,完成了该网状超资料的数字化制备。

  在《科学开展》论文中,研讨团队首要展现了网状资料的吸水变形和脱水回复的进程,验证了网状资料的变形可逆性;翔实论述了网状资料的变形机制以及调控原理,建立了定量的力学猜测模型;经过有限元仿真和理论剖析,提出了具有非常规溶胀行为的超资料规划办法,并完成了网状资料力学性质的各向异性调控。研讨标明新规划的网状资料具有一起的 J 型应力-应变曲线,经过操控吸水时刻,能够准确操控网状资料的弹性模量及临界应变等力学性质,在可打开天线和软体机器人的构型自动操控方面有着重要的潜在使用。?

  各向异性大溶胀行为规划,其间红线表明本项工作中展现的溶胀行为

  张一慧副教授与方岱宁教授为本文的一起通讯作者。清华大学航院2019级博士生张航为本文的榜首作者。协作者包含清华大学航院博士后郭晓岗和2019级本科生邬军。该研讨成果得到了国家自然科学基金项目、中组部青年千人方案项目和清华信息科学与技能国家实验室的支撑。

  

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