新たな技術的ブレークスルー:加熱すると収縮する 3D プリントされたメタマテリアル

新たな技術的ブレークスルー:加熱すると収縮する 3D プリントされたメタマテリアル
この投稿は Little Raccoon によって 2016-10-25 17:00 に最後に編集されました。


ほとんどの物質は加熱すると膨張することは誰もが知っていますが、ローレンス・リバモア国立研究所(LLNL)といくつかのアメリカの大学の研究者は、かなり広い温度範囲で加熱および冷却すると収縮する新しいタイプの物質を発見しました。関連研究はPhysical Review Letters誌に掲載されました。
アンタークティックベアは、この神秘的なメタマテリアルがビスマスのマイクロメッシュ構造、3Dプリントされた高分子ポリマー、銅の複合材料で構成されており、加熱するとデカルト三座標系に収縮することを知りました。研究者たちは、これが加熱と冷却によって収縮することが示された初めての材料だと考えている。
研究チームは、一連のピラミッド型の微細構造を発明し、設計しました。加熱すると、マイクロメッシュ構造は内側に収縮し、内部の内部支持フレームは熱膨張性材料で作られているため、加熱すると外側に膨張します。この2つの相互作用により、内部支持フレームは構造の中心に向かって折り畳まれます。
「これは従来の印刷方法とはまったく新しいアプローチです」と、LLNL の工学材料および製造センターの所長であり、この技術の主任研究者でもあるクリス・スパダッチーニ氏は語る。「私たちは、他の従来の材料にはない​​熱機械特性を持つ、これまで使用されたことのない種類の熱機械メタマテリアルの開発に取り組んでいます。」


研究者たちは、この受動的な熱収縮と冷収縮の特性は、多くの機械装置、特に温度変化の影響を受けマッチングエラーを引き起こす構造に適用できると考えています。この材料は、力を加えることでマッチングエラーを修復できます。研究の主執筆者であるQiming Wang氏は、この技術は歯の充填、機械装置の隙間の塞ぎ、橋や建物の支持、あるいは原子スケールの顕微鏡のような繊細な構造物に使用できる可能性があると述べた。
この研究プロジェクトの研究者は、LLNL、南カリフォルニア大学、マサチューセッツ工科大学、カリフォルニア大学から来ています。この研究は国防高等研究計画局による5年間のプロジェクトの一環である。王啓明氏は、計画の次のステップはゼロ膨張材料を開発し、その応用を探求することだと語った。 Antarctic Bear 3D Printing Network をフォローしてください。
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