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研究人员发明全新血管超材料 可经重新配置改变其热和电磁特性

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时间:1900/1/1 0:00:00

据国外媒体报道,研究人员开发出了一种全新的血管材料,并展示出来。该材料可以被重新配置以改变热和电磁特性。

该研究论文的通讯记者、北卡罗来纳州立大学土木、建筑和环境工程系助理教授杰森·帕特里克(Jason Patrick)说:“我们从生物体内发现的微小血管网络中获得灵感,并将这种微血管系统整合到玻璃纤维增强的结构性环氧树脂中,这种纤维本质上是血管化的玻璃纤维。”

discovery

(来源:北卡罗来纳州立大学)

帕特里克还说:“通过将不同的流体泵入血管系统,我们还可以控制复合材料的许多特性。这种可重构性具有巨大的潜力,可以应用于飞机、建筑和微处理器。”

这种超材料由3D打印技术制成,因此工程师可以创建各种形状和大小的微管网络,即微血管系统。这种微血管系统可以组合成一系列结构复合材料,包括玻璃纤维、碳纤维和用于防弹背心的高强度材料。

在实验中,研究人员在室温下将镓和铟的液态金属合金注入血管系统,从而可以通过操纵微血管结构来控制超材料的电磁特性。具体来说,通过控制血管系统中包含的方向、间距和导电液态金属,进一步控制材料过滤掉射频频谱中的特定电磁波。这种重新配置有可能调整通信和传感系统(如雷达、Wi-Fi),并可以根据需要在频谱的不同部分工作。

合著者、圣克拉拉大学电气工程助理教授库尔特·沙布(Kurt Schab)表示:“电磁的动态重构非常有价值,尤其是在尺寸、重量和功率限制极大刺激设备使用的应用中。这些应用可以在系统中扮演各种通信和传感角色。”

研究人员还通过相同的血管系统循环水,并证明他们可以操纵材料的热属性。帕特里克说:“操纵热特性可以帮助我们在电动汽车、高超音速飞机和微处理器中开发更高效的主动冷却系统。例如,电动汽车电池目前依靠带有简单微通道的铝散热片来冷却。我们认为,我们的超材料在散热方面同样有效,也可以保护电源结构,但重量大大降低。此外,3D打印使我们能够创建更复杂和优化的血管结构。”

研究人员还指出,通过使用现有的复合材料制造工艺,新的超材料非常划算。帕特里克还说:“纤维增强复合材料已经被广泛应用。我们正在进一步开发材料,并使用3D打印来创建一类新的多功能和可重构的超材料,它不仅具有可扩展的结构,而且价格相对较低。”据国外媒体报道,研究人员开发出了一种全新的血管材料,并展示出来。该材料可以被重新配置以改变热和电磁特性。

该研究论文的通讯记者、北卡罗来纳州立大学土木、建筑和环境工程系助理教授杰森·帕特里克(Jason Patrick)说:“我们从生物体内发现的微小血管网络中获得灵感,并将这种微血管系统整合到玻璃纤维增强的结构性环氧树脂中,这种纤维本质上是血管化的玻璃纤维。”

discovery

(来源:北卡罗来纳州立大学)

帕特里克还说:“通过将不同的流体泵入血管系统,我们还可以控制复合材料的许多特性。这种可重构性具有巨大的潜力,可以应用于飞机、建筑和微处理器。”

这种超材料由3D打印技术制成,因此工程师可以创建各种形状和大小的微管网络,即微血管系统。这种微血管系统可以组合成一系列结构复合材料,包括玻璃纤维、碳纤维和用于防弹背心的高强度材料。

在实验中,研究人员在室温下将镓和铟的液态金属合金注入血管系统……re,从而可以通过操纵微血管结构来控制超材料的电磁特性。具体来说,通过控制血管系统中包含的方向、间距和导电液态金属,进一步控制材料过滤掉射频频谱中的特定电磁波。这种重新配置有可能调整通信和传感系统(如雷达、Wi-Fi),并可以根据需要在频谱的不同部分工作。

合著者、圣克拉拉大学电气工程助理教授库尔特·沙布(Kurt Schab)表示:“电磁的动态重构非常有价值,尤其是在尺寸、重量和功率限制极大刺激设备使用的应用中。这些应用可以在系统中扮演各种通信和传感角色。”

研究人员还通过相同的血管系统循环水,并证明他们可以操纵材料的热属性。帕特里克说:“操纵热特性可以帮助我们在电动汽车、高超音速飞机和微处理器中开发更高效的主动冷却系统。例如,电动汽车电池目前依靠带有简单微通道的铝散热片来冷却。我们认为,我们的超材料在散热方面同样有效,也可以保护电源结构,但重量大大降低。此外,3D打印使我们能够创建更复杂和优化的血管结构。”

研究人员还指出,通过使用现有的复合材料制造工艺,新的超材料非常划算。帕特里克还说:“纤维增强复合材料已经被广泛应用。我们正在进一步开发材料,并使用3D打印来创建一类新的多功能和可重构的超材料,它不仅具有可扩展的结构,而且价格相对较低。”

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