近日,北卡罗来纳州立大学的研究人员开发出一种全新血管材料,这种材料可被重新配置,从而改变热和电磁特性。
研究人员从生物体中发现的微小血管网络中汲取灵感,并将这种微血管系统整合到用玻璃纤维增强的结构环氧树脂中,本质上是血管化的玻璃纤维。他们通过将不同的流体泵入脉管系统,发现还可以控制复合材料的多种特性。这种可重构性极具潜力,可应用于飞机、建筑物和微处理器等领域。
这种超材料由3D打印技术制成,因此工程师能够创建各种形状和大小的微小管网络,即微血管系统。这种微血管系统可以结合到一系列结构复合材料中,包括玻璃纤维、碳纤维,以及用于防弹衣的高强度材料。
在实验中,研究人员将镓和铟的室温液态金属合金注入脉管系统中,从而可以通过操控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,进而控制材料过滤掉射频频谱中的特定电磁波。这种重新配置具有可调谐通信和传感系统(例如雷达、Wi-Fi)的潜力,能够按需在频谱的不同部分运行。
研究人员介绍,动态重新配置电磁非常有价值,特别是在尺寸、重量和功率限制极大激励设备使用的应用。这些应用可以在系统中承担多种通信和传感角色。
新的超材料采用现有的复合材料制造工艺,非常具有成本效益。研究人员表示,纤维增强复合材料已经得到广泛使用。他们正在进一步开发材料,并利用3D打印创建一类新的多功能和可重新配置的超材料,不仅具有可扩展的结构,且价格相对低廉。