LLNL：磁性響應超材料瞬間硬化3D打印結構
時間：2018-12-28 09:08 來源：中國3D打印網 作者：中國3D打印網 閱讀：次
中國3D打印網12月28日訊，勞倫斯利弗莫爾國家實驗室（LLNL）經常使用包括超材料在內的3D打印材料做出令人印象深刻的工作。現(xiàn)在，該實驗室引入了一類新的超材料，當暴露在磁場中時，它幾乎可以立即響應和加強3D打印結構。 LLNL稱材料為“現(xiàn)場響應機械超材料”或FRMM。它們涉及粘性的磁響應流體，其被注入空心支柱和3D打印格子束中。與其他4D打印材料不同，F(xiàn)RMM的整體結構不會改變。位于梁的核心中的流體的鐵磁顆粒響應于磁場形成鏈，使流體和晶格結構變硬。這發(fā)生在不到一秒鐘。該研究記錄在題為“現(xiàn)場響應機械超材料”的論文中。
研究人員將磁流變液注入基于LLNL大面積投影微光刻（LAPμSL）平臺的空心晶格結構中，該平臺能夠使用光和光敏聚合物樹脂在寬區(qū)域內對具有微尺度特征的物體進行3D打印。根據(jù)Mancini的說法，LAPμSL機器在新的超材料的開發(fā)中發(fā)揮了重要作用，因為復雜的管狀結構需要用薄壁制造并且能夠保持流體包含，同時承受填充過程中產生的壓力和對磁場的反應。
通過改變所施加的磁場的強度，流體的加強以及3D打印結構的加強是可逆的和可調的。“真正重要的是它不僅僅是一個開關響應，通過調整所施加的磁場強度，我們可以獲得廣泛的機械性能，”曼奇尼說。 “實時遠程可調性的想法為許多應用打開了大門。”
這些應用包括沖擊吸收，例如汽車座椅，其中集成了流體響應超材料以及可以檢測碰撞的傳感器。座椅在撞擊時會變硬，可能會減少傷亡。其他應用包括頭盔，頸部支架，光學組件外殼或軟機器人。
為了預測晶格結構如何響應所施加的磁場，現(xiàn)在為國家實驗室工作的前LLNL研究員Mark Messner從單支柱測試開發(fā)了一個模型。從他開發(fā)的模型開始預測非可調靜態(tài)晶格結構材料的機械性能，他補充說明了磁場響應流體如何影響磁場下的單個晶格元件，并將單個支柱的模型合并到設計好的單元格里，然后，他將模型校準到實驗中，Mancini在類似于格子中的支柱的流體填充管上進行實驗。研究人員使用該模型來優(yōu)化晶格的拓撲結構，找到隨著磁場變化而導致機械性能發(fā)生較大變化的結構。
“我們研究了彈性剛度，但模型（或類似模型）可用于針對不同類型的目標優(yōu)化不同的晶格結構，”Messner說。 “可能的晶格結構的設計空間是巨大的，因此模型和優(yōu)化過程幫助我們在打印，填充和測試實際樣品之前選擇具有有利特性的可能結構。
中國3D打印網譯自：3dprint.com
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