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陸洋團隊：首次制備液態(tài)金屬－聚合物核殼結(jié)構(gòu)的微點陣力學超材料

2020-11-27 09:45

借助微納級3D打印技術(shù)，液態(tài)金屬實現(xiàn)自我修復(fù)。

1991年上映的科幻電影《終結(jié)者2》描繪了一個能夠隨意變形，可自我修復(fù)的液態(tài)金屬機器人T－1000，展現(xiàn)了液態(tài)金屬應(yīng)用的無限可能。電影中液態(tài)金屬機器人是邪惡的化身，在實際應(yīng)用中，液態(tài)金屬卻大有裨益，特別是在小尺度一些精密的應(yīng)用上，如神經(jīng)纖維修復(fù)和微型機器人。然而直接暴露的液態(tài)金屬不易操作，且容易腐蝕其他金屬，應(yīng)用不當會帶來不良后果，有鑒于此，香港城市大學“納米制造實驗室”的科研團隊正在嘗試在微觀尺度上“駕馭”液態(tài)金屬，使得其為未來精密應(yīng)用，特別是金屬力學超材料帶來更多新的可能。

目前的金屬微點陣力學超材料具有超輕、高比強度等特性，在無人機機翼、小微型電子器械等器件上具有很好的應(yīng)用前景。但是，目前這類力學超材料的韌性較差，且在服役過程中容易脆斷失效。為了提高韌性，香港城市大學機械工程學系陸洋教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊開發(fā)了液態(tài)金屬－聚合物微點陣力學超材料。該材料不僅有良好的韌性，而且充分利用低溫度范圍下液態(tài)金屬的特性，實現(xiàn)了類似科幻電影中復(fù)雜形態(tài)液態(tài)金屬的自我修復(fù)功能。該項研究成果發(fā)表在國際知名期刊《Small》。

該團隊基于摩方精密（BMF）超高精度光固化3D打印機nanoArch S140打印出中空的聚合物外框，壁厚100－300 μm。采用真空液體填充技術(shù)在聚合物薄殼中注入液態(tài)金屬鎵（Ga），首次制備了液態(tài)金屬－聚合物核殼結(jié)構(gòu)的微點陣力學超材料。該材料具有以下特點：

良好的斷裂韌性