美国陆军正在开发自修复和可变形新型材料,以适应新威胁

  • 美国陆军研究还处于设计初期,这是一种可自修复,可变形材料 
  • 该材料具有终结者2的T-1000角色特征
  • 它具有形状记忆行为,可以记忆并恢复为形状
  • 陆军计划将聚合物材料添加到无人机部件

德克萨斯农工大学和美国陆军作战能力发展司令部陆军研究实验室的研究人员从流行电影《终结者2》中汲取灵感,设计出能够变形和自修复材料。这种新型合成材料系列,其质地从非常柔软到非常坚硬。这种新材料是通过调整单一聚合物的化学成分而产生的。其结果是一种可3D打印、自愈、可回收的新材料,并在空气或水下自然地相互粘附。军方预见将用于制造变形无人机和变形机器人平台的创新。相关研究成果在五月份的《高级功能材料》杂志上有详细介绍。

该材料最初是为响应温度而设计的,这对于实验室测试更容易,但是研究小组认为,在现实世界中应用刺激并非易事或不实际。他们最近添加了光响应技术,允许用户远程控制和应用温度。该团队还将设计中的形状记忆行为包括在内,使用户可以对材料进行编程,以便它可以记住过去的形状并在触发时返回该特定形状。

科学家们表示,这组材料的特性可以微调到橡胶的柔软度或承重塑料的强度。材料能够在几秒钟内自愈,并且可以进行3D打印,因此非常适合用于更逼真的假肢和软体机器人。研究人员表示,这种材料还具有广泛的军事应用,包括航空器的敏捷平台和未来主义的自愈式飞机机翼。合成聚合物由长串重复的分子基团组成,就像链条上的珠子。弹性体的长链是轻度交联的,使材料具有橡胶质感。

研究人员表示,交联也可以通过增加交联的数量来使弹性体更加坚硬。该团队重点研究了一种名为预聚物的母体聚合物。他们用化学方法在材料上钉上了两种类型的小交联分子–呋喃和马来酰亚胺。当预聚物中这些分子的数量增加时,他们发现可以制造出更硬的材料。

用这种方法制成的最硬材料比最软材料强1000倍。呋喃和马来酰亚胺能够预知可逆化学键的类型,使它们能够根据温度的变化而点击和不点击在一起。在高温下,材料中的分子会分开变软,而在室温下,材料会变硬形成交联。未来的研究将试图通过放大材料的特性来增加其功能性。

美国陆军研究人员的发现,可以通过改变交联分子数量调整新材料软硬度。
美国陆军研究人员的发现,可以通过改变交联分子数量调整新材料软硬度。

研究团队的科学进展标志着向未来科学创新平台可能性的漫长道路上迈出重要一步。

美军研发新型自愈性聚合物具有形状记忆和可回收性

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