美国的一个研究小组利用3D打印技术创造了一种新颖的、高度可配置的超材料，具有可修改的热和电磁特性。
工程师们由北卡罗来纳州立大学博士生乌尔米·德维（Urmi Devi）表示，他们从生物体中发现的血管网络中获得了灵感。通过微小的静脉状中空管的3D打印网络，研究小组发现，当通过血管系统泵送不同的液体时，它可以控制复合超材料的几个特征。
这项以生物为灵感的创新是使用玻璃纤维增强的结构环氧树脂进行3D打印的，这被称为“血管化玻璃纤维”。据该研究的通讯作者杰森·帕特里克（Jason Patrick）称，超材料的可重构性使其具有多功能性，在微处理器、飞机和建筑物的主动冷却以及飞行可调通信设备中具有潜在应用。
“纤维增强复合材料已经被广泛使用，”帕特里克说。“我们正在做的是提高材料的先进性，利用3D打印技术来创建一类新的多功能、可重新配置的超材料，这种超材料具有可扩展、结构化实施的真正潜力，而且成本不应过高。”
支持3D打印的超材料
超材料的多功能性最终可归因于添加剂制造所赋予的设计自由。这项技术使工程师们能够3D打印各种几何形状和尺寸的高度复杂的管道网络——微血管。由于超材料依赖于现成的复合材料制造工艺，因此生产超材料也应具雷电竞充值有成本效益。
在实验过程中，美国研究人员通过网络运行了一种由镓和铟组成的室温液态合金，这使他们能够控制其电磁特性。具体来说，通过改变血管系统的方向、间距和内部导电液态金属的体积，研究小组可以密切控制超材料如何过滤射频频谱中的特定电磁波。这对于能够按需从频谱的一部分跳到另一部分的可调谐通信系统具有巨大的潜力。
该论文的合著者Kurt Schab补充道：“动态重新配置电磁行为的能力非常有价值，特别是在尺寸、重量和功率限制高度激励使用可在系统内执行多种通信和传感任务的设备的应用中。”
主动冷却技术的应用
通过简单地使水通过脉管系统网络循环，工程师们证明他们也可以密切控制超材料的热特性。这有望在高超音速飞机、微处理器系统和电动汽车等设备中实现先进的主动冷却系统。
特别是电动汽车的电池，目前依靠带有简单微通道的铝散热片进行冷却。3D打印超材料预计在散热方面同样有效，同时通过更复杂、优化的通道结构显著减轻重量。
帕特里克补充道：“我们显然在考虑这种超材料的一些应用，但肯定有一些应用我们没有想到。”。“我们愿意与那些对如何进一步利用这一新材料有新想法的人合作。”
这项研究的更多细节可以在题为基于微血管的多功能可重构超材料’. 该书由Jason Patrick、Urmi Devi、Kurt Schab等人合著。
3D打印材料的创新是推动功能性添加剂制造应用的主要因素。就在上个月，来自雷电竞充值新加坡南洋理工大学和加州理工学院（加州理工学院）3D印花，采用灵活的链式邮件面料这可能会因需求而变得僵硬。由尼龙塑料聚合物八面体相互联锁而成的3D打印，这种织物可以变成一种刚性结构，其硬度是其松弛形式的25倍。
在其他地方，来自埃因霍温科技大学（星期二）最近开发了一种新型变色液晶油墨与3D打印技术兼容。该团队认为，其工作可能对装饰照明、用于健康监测的软穿戴传感器、甚至增强现实光学等应用产生重大影响。
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特征图像显示3D打印超材料。图片通过北卡罗来纳州立大学。
