折纸陶瓷是“弯曲和连续的”

《科学技术日报》，北京，4月29日（记者张曼甘兰），来自美国休斯顿大学的团队结合了现代科学材料原始艺术的古代艺术设计概念，以生产新的陶瓷结构。该结构在压力下弯曲，但不会破裂，显示出难以想象的柔韧性和强度。这项技术为应用轻量级和高强度材料开辟了新的道路，并有望在医疗假肢，航空航天和高性能影响机器人等领域发挥重要作用。相关研究结果已发表在新期刊《先进的复合材料和混合材料》杂志上。传统的陶瓷被广泛用于其高硬度和耐热性，但它们的自然脆性限制了它们在动态或高压力环境中的使用。当被外力挤压时，陶瓷容易破裂甚至粉碎，这使它困难达到需要灵活性的情况。但是，这项新研究通过引入灵活设计的概念成功摧毁了这一限制。 该团队使用了一个经典的折纸图案，称为Miura-OI，使用3D打印技术创建具有复杂折叠结构的陶瓷框架。 Miura-OI是一种折叠技术，可以在较小的空间中压缩平面材料，但仍保持平坦的特性。它广泛用于工程和空间部署系统。然后，他们用拉伸和生物相容性的聚合物覆盖了结构的IBSTRUCTURE，从而提供了全新的机械性能的陶瓷。实验结果表明，用聚合物涂层处理的陶瓷结构在施加压力时在不同方向上施加压力时显示出极好的压缩性和弹性恢复。相比之下，没有涂料的传统陶瓷在相同条件下迅速破裂或破裂。团队还系统地在静态和循环压缩条件下stat这些结构，并证明了它们与计算机模拟集成的实验结果。数据表明，涂料结构在原始最脆弱的陶瓷方向上显示出明显增强的硬度。该团队指出，折纸不仅是一种视觉艺术形式，而且是该功能工具设计的一种，具有巨大的潜力。它为解决生物医学和工程领域的物质挑战提供了一个新的想法。这项研究表明了如何通过智能结构设计将新的和灵活的特性引入珍贵的易碎材料。将来，预计这种类型的结构将用于高性能材料的研究和开发，从而促进医疗设备，智能机器人和太空设备的创新开发。