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“像液态金属”：科学家创造出奇怪的变形材料
一捆简单的订书钉揭示了一种不寻常的物理行为，根据处理方式的不同，它会在刚性和流动性之间转换。密集的办公用品可能会发挥意想不到的作用。拉动它，缠结的金属就会像坚硬的物体一样抵抗。以正确的方式摇动它，它突然 [...]
来源:SciTech日报一捆简单的订书钉揭示了一种不寻常的物理行为，根据处理方式的不同，它会在刚性和流动性之间转换。
密集的办公用品可能会以意想不到的方式发挥作用。拉动它，缠结的金属就会像坚硬的物体一样抵抗。
以正确的方式摇动它，它会突然松动，塌陷成碎片。
这种不寻常的行为现在正在激励科罗拉多大学博尔德分校的工程师重新思考如何从头开始设计材料。他们不再依赖传统的固体块或化学键合，而是探索由特殊形状的小颗粒制成的系统，这些颗粒在物理上相互钩在一起，也可以根据命令分开。
“多年来，我们一直在研究构建块和几何形状的想法，但直到最近我们才开始研究互锁、纠缠的粒子，”先进材料与生物灵感实验室负责人弗朗索瓦·巴特拉 (Francois Barthelat) 教授说。 “我们对可以从这些系统中获得的特性组合感到兴奋，我们相信这项技术具有向多个方向发展的潜力。”
从大自然的纠缠中学习
这项研究发表在《应用物理学杂志》上，重点研究了该团队所说的“纠缠”，即粒子相互缠绕并形成连接的过程。
这个想法并不新鲜。许多自然结构依靠互锁元素来获得强度。例如，燕窝是由编织棒和纤维制成的，而骨头则取决于刚性矿物质和较软蛋白质之间的相互作用。
挑战在于如何在工程材料中重现这种效果。根据 Barthelat 的团队的说法，答案很大程度上取决于颗粒形状。
确定了这个关键因素后，研究人员使用蒙特卡罗模拟（一种计算方法）来预测不同形状如何相互作用。他们的目标是确定哪种几何形状会产生最高程度的纠缠。
DOI：10.1063/5.0308921