清华大学陈常青教授团队《Adv. Sci.》:力学超材料的信息编码和存储
2023-04-26 来源:高分子科技
信息编码和存储以及机械计算等信息处理(information processing)能力是今后发展类生命体的“智慧型”材料不可或缺的功能,有望成为材料让人期待的新属性。力学超材料具有近乎无限的几何设计空间,如与激励响应型材料相结合,可带来更多设计维度,为实现具有信息处理能力的超材料提供了可能路径。
该工作提出了信息编码和存储力学超材料的通用设计策略。利用由力学超材料构成的像素间高度差来实现信息呈现,每个像素由具有可调双稳态的不同单元串联而成。该设计可实现多层信息的编码和存储,并通过多步加载,实现不同层信息的顺序呈现,如图1所示的双层、三层文字信息以及三层曲面信息等。力学超材料的单双稳态的调控通过温度改变来实现,图2所示为不同温度下单双稳态性质与力学超材料几何尺寸之间的关系。此外,通过考虑热量在不同结构中传递速率的不同,引入时间响应因素,实现基于热调控的多层信息时序编码和存储,从而具有更多层信息处理能力。所提出的力学超材料具有多层信息编码、存储和显示一体化的特点,克服了此前单层信息存储和编码的局限。
图1 具有信息编码、存储和显示能力的力学超材料。
图2 具有可调双稳态性质的力学超材料设计
该工作将力学超材料作为信息载体,利用力学超材料丰富变形模式的优点,实现了多层信息的编码和存储,展现“智慧型”材料的一种新范式。由于底层物理机制的尺度无关性,随着亚微米3D打印技术和多材料打印技术的发展,为实现小型化的更高信息存储密度的力学超材料提供了可能。
论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202301581
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(责任编辑:xu)
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