蓋世汽車(chē)訊 超材料（metamaterials）是一種非自然界物質(zhì)，且無(wú)法由化學(xué)反應(yīng)制成，而是在物理實(shí)驗(yàn)室中由幾何設(shè)計(jì)制成。物理學(xué)家可賦予超材料特殊且想象不到的性質(zhì)。隨著這種材料日益普及，物理學(xué)家研發(fā)出一套工具箱，可制造出同時(shí)具有多種給定特性的材料。

（圖片來(lái)源：阿姆斯特丹大學(xué)）

此項(xiàng)研究由阿姆斯特丹大學(xué)（University of Amsterdam）的物理學(xué)家Aleksi Bossart、David Dykstra、Jop van der Laan和Corentin Coulais領(lǐng)導(dǎo)。采用上述工具箱，這些物理學(xué)家創(chuàng)建出一種材料，可在被快速或緩慢壓縮時(shí)改變其行為。此類(lèi)新材料可應(yīng)用于汽車(chē)減震器、可承受地震的建筑材料或可調(diào)節(jié)流量的壓力閥。

超材料是一種因其幾何結(jié)構(gòu)而非化學(xué)組成而具有非凡性能的工程材料。其復(fù)雜性取決于設(shè)計(jì)而非構(gòu)造方式。一旦知道了正確的幾何形狀，3D打印機(jī)就可以制造出該材料。過(guò)去幾年中，物理學(xué)家在設(shè)計(jì)具有有趣特性的超材料方面變得越來(lái)越熟練。例如，設(shè)計(jì)出非常輕其非常堅(jiān)硬的材料，或者設(shè)計(jì)出具有奇怪機(jī)械性能的材料，這種材料在壓縮時(shí)可向側(cè)面收縮，或甚至可充當(dāng)可編程的變形器，而普通材料僅可以擴(kuò)展，。

盡管操作起來(lái)很有難度，但該想法看起來(lái)很簡(jiǎn)單：如果需要一種具有特定特性的材料，那就找物理學(xué)家進(jìn)行設(shè)計(jì)。但是，如果需要具有兩種特殊性能的材料怎么辦？如果需要根據(jù)情況在兩個(gè)屬性間進(jìn)行切換怎么辦？

這些都是人們?cè)趯ふ铱沙惺艿卣鸩牧蠒r(shí)會(huì)遇到的典型問(wèn)題。如在遇到地震沖擊和日常生活中建筑物的微小震動(dòng)，這種材料需要做出不同的反應(yīng)?？紤]到此類(lèi)應(yīng)用，Bossart、Dykstra、Van der Laan和Coulais開(kāi)始設(shè)計(jì)一種材料，使其在單一結(jié)構(gòu)中不僅僅只有一種功能，而是具備多種功能。

于是他們?cè)O(shè)法打造出超材料，可根據(jù)壓縮力的速度在側(cè)面收縮或擴(kuò)展。上圖為這種材料的示例：該材料功能的關(guān)鍵在于其孔的圖案。施加壓力時(shí)，所有孔會(huì)一起變形，但是緩慢施加壓力時(shí)與快速施加壓力時(shí)，該變形會(huì)有所不同。

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