研究者通过3D打印晶格结构研发新型机械材料

南极熊小编获悉，近日荷兰的研究者正忙于设计一种晶格状的3D打印结构，用来测试一种特别的新型机械材料。这种材料可以在重要位置上被操作，可能用于框架的绝缘体。在刚刚与美国国家科学院院刊上发表的论文《通过拓扑结构中自应力状态实现的选择性弯曲》中，研究者解释了他们是如何通过特殊的点来塑造一些区域的。而这些区域可以弯曲，甚至因为温度、压力或一个系统偏差变为其它形状。这些区域可以是基础设施或桥梁、建筑一类的结构。

这种3D打印材料是另一种产品，它演示了3D打印如何能提升自持续性。在论文中是指某些结构可以通过变换拉伸和压缩来减小压力或避免完全损坏。根据研究者的新型3D打印材料和用于未来使用的概念，结构会拥有一种内部的灵活性，在外部因素的作用下依然可以保持强度和完整，从外表看却没有任何变化。

“这些局部弯曲的突出特点是它们能够与周围环境融为一体，即便考虑到材料参数或其构成要素的连续性也是一样，”研究者Jayson Paulose, Anne S. Meeussen, and Vincenzo Vitelli在论文中称，“而且他们的强健足以对抗大范围的结构扰动。”

该项目是在由Vincenzo Vitelli领导的莱顿大学拓扑力学实验室完成的。

“将拓扑思想用于超材料设计的最大好处就是拓扑材料在边界上一定会出现有趣的变化。”

理论和概念关键在于一种有关“拓扑绝缘体”的新型物质状态。拓扑绝缘体有很独特的性质，可以用于机械工程或医学等其它方面。这也促使了研究者对相关3D打印材料的测试，目的是观察机械载荷会被如何影响。

“我们原先预计设计要经过一些测试和错误才能投入使用。不过从3D打印公司拿回来的第一批实验样品就表现的非常好。”Paulose说。

在使用“自应力的鲁棒状”（小编科普：鲁棒是Robust的音译，也就是健壮和强壮的意思。它是在异常和危险情况下系统生存的关键。比如说，计算机软件在输入错误、磁盘故障、网络过载或有意攻击情况下，能否不死机、不崩溃，就是拥有比较好的鲁棒性。所谓“鲁棒性”，是指控制系统在一定（结构，大小）的参数摄动下，维持其它某些性能的特性。）来设计拓扑超材料中的屈曲区域中，研究人员使用了3D打印来验证他们的观点，并将其作为研究证据。他们使用3D打印的超材料结非常清楚地展示了压缩会如何令这些由特殊拓扑结构构成的“隐形梁”产生有利的弯曲，并再次通过3D模型指出这些弯曲是无法用肉眼区分的，而且也不会改变内在结构。
via 3dprint