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美国空军“黑科技”或将改变未来电子产品发展

2019年10月09日 08:05来源:未知手机版

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2019年10月08日 18:35:34
来源:看看新闻

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美国好莱坞在1991年拍摄的科幻电影《终结者2:审判日》是一部具有划时代意义的经典影片,其中令人印象最深刻的就是采用液态金属制成的机器人杀手T-1000“终结者”,他可以神奇地变化成任何他所接触到的人物或者物体。如今,一度只能在电影中出现的科幻情景正在变成现实。据美国空军官网10月6日报道,空军研究实验室(AFRL)的科学家现在研制出了一种类似于T-1000“终结者”的室温液态金属,可以像电影中展现的那样自动改变结构,包括弯曲、折叠和拉伸等,并且具有神奇的性能,尤其是在应变下能成为更好的导体。

众所周知,导电材料在被拉伸或拉伸时会改变其特性。通常,导电率随拉伸而降低,电阻随拉伸而增大。然而,美国空军实验室现在研制的这种被称为“聚合液态金属网络”的新材料却恰恰相反。它在被拉伸700%的情况下,电阻几乎保持不变,同时仍然恢复到它们的原始状态。这使得液态金属在变型的前后,可以保持金属性质而不会疲劳受损。

负责该项目的美国空军研究实验室首席科学家克里斯托弗 塔博尔(Christopher Tabor)博士说:“这种对拉伸的反应与你所想象的完全相反。一般来说,由于电流必须通过更多的材料,所以当材料被拉伸时,其电阻会增加。而用这些液态金属系统进行实验,看到相反的反应是完全出乎意料的。坦率地说,也是难以置信的,直到我们了解到底发生了什么。”塔博尔博士接着进行了解释:“我们研发的液体金属,材料内的自组织纳米结构会自动调整导电率,以维持原本的电阻值。”在最新一期的《先进材料》,美国空军研究实验室对新型液态金属的神奇导电性能和材料制造细节进行了描述。

这个项目是从去年开始的,由美国空军科学研究办公室提供基础研究资金,在美国空军研究实验室进行研发。目前,美国空军研究实验室正在寻求与私营公司、大学合作,以进一步发展这种液态金属材料。

美国空军官网报道,研究人员从单个金属液滴开始,它们被包裹在一个类似于水球的壳里。然后通过聚合过程,每个粒子拴到下一个粒子上,类似于在链中添加链接。这样,所有的粒子都相互连接。而当连接在一起的液态金属颗粒被拉紧时,颗粒被撕开,液态金属流出。连接形式使系统具有导电性和固有的延展性。在第一次拉伸后的每个拉伸周期中,导电性增加并恢复正常。更令人振奋的是,经过10,000次循环后,没有检测到疲劳。

美国空军研究实验室的研究人员还评估了这种材料在类似加热手套的形状因子中的加热性能。他们通过持续的手指运动来测量热响应,发现在恒定的电压下保持近乎恒定的温度,这与目前最先进的可拉伸加热器不同,后者在电阻变化时会失去大量的热能。这种材料的特性对于研发下一代可穿戴电子设备来说是极具新引力的,例如这种材料可以集成到长袖服装中,通过衬衫和身体传递能量,弯曲肘部或旋转肩膀时都不会改变传递的能量。

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