受自然启发的新型柔性“超材料”可以帮助我们建造可变形的太空栖息地和望远镜

研究人员设计了一种柔性材料,可以为开发适应性空间结构铺平道路。

来源:Space.com: NASA,太空探索和天文新闻

在生物体中,结构是由简单、可重复的模式构建而成的。这些模式通常以无序的晶格形式出现。大型结构,如骨骼或珊瑚,是由基本模式反复生长而形成的,这种模式以随机的方式自我构建。

尽管表面上看起来杂乱无章,但由此产生的结构可以获得各种形状,并具有令人惊讶的强度、多功能性和其他有用的特性。最重要的是,由此产生的结构通常具有底层晶格单元不具备的特性。例如,单个骨细胞或珊瑚虫骨骼不是很坚固,但当它们一起工作时,它们可以支撑巨大的动物或巨大的水下群落。

由此产生的结构可以获得各种形状

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工程师们从大自然中汲取灵感,试图用人类设计的材料复制这种灵活性。目标是制造有用的材料,这些材料可以通过底层模式的重复生长来构建,其中新结构获得了底层模式本身所不具备的属性。在此基础上的一项进步是对超材料的研究,超材料是一种可以通过施加简单的外力(如电场或压缩)来改变其形状或属性的结构。

电场

这些材料对于太空应用尤其有趣。我们很乐意发射简单材料的有效载荷,然后让这些材料在太空中自行组装和重新组装。这将避免测试和发射大型复杂结构(如栖息地和望远镜)的挑战,并让我们能够灵活地在任务需求更新时更改这些结构。

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