超材料重新配置以改变其热电磁特性
超材料是使用3D打印技术制造的，这使得工程师可以创建一种称为微血管的线，可以纳入一系列结构复合材料。
北卡罗来纳州立大学研究人员已经创建可以重新配置的血管超材料以改变其热和电磁特性。
该研究论文的通讯作者Jason Patrick说:“我们从生物体内发现的微血管网络中获得灵感，并将这种微血管系统整合到一种用玻璃纤维增强的环氧结构中——基本上是带血管的玻璃纤维。”“我们可以通过泵送不同的流体通过血管来控制复合材料的多种特性。这种可重构性对从飞机到建筑再到微处理器的应用都很有吸引力。”
帕特里克是北卡罗来纳州立大学的民用，建筑和环境工程助理教授。
这种超材料是用3D打印技术制造的。这使得工程师们能够创建各种形状和大小的微型管道网络，称为微血管系统。微血管系统可以被整合到一系列结构复合材料中，从玻璃纤维到碳纤维，再到用于防弹衣的其他高强度材料。
在实验中，研究人员将室温液态镓和铟合金注入血管。这使得研究人员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，控制脉管系统中包含的方向、间距和导电液态金属，可以控制材料如何滤除无线电频谱中的特定电磁波。这种重新配置为可调通信和传感系统提供了潜力，这些系统能够按需在频谱的不同部分运行。
“动态重新配置电磁行为的能力非常有价值，特别是在大小，重量和功率约束的应用中高度激励使用可以在系统内执行多次通信和感测角色的设备，”Co-Author Kurt Schab表示，“圣克拉拉大学助理电气工程教授。
研究人员还通过相同的血管系统循环水，并证明了它们可以操纵材料的热特性。
微血管系统可以被整合到一系列结构复合材料中，从玻璃纤维到碳纤维，再到用于防弹衣的其他高强度材料。礼貌：北卡罗来纳州立大学
帕特里克说:“这可以帮助我们开发更有效的主动冷却系统，用于电动汽车、高超音速飞机和微处理器等设备。”“例如，目前电动汽车的电池依靠带有简单微通道的铝翅片进行冷却。我们相信我们的超材料将在散热方面同样有效，也可以保持电源的结构保护-但将大大轻。此外，3D打印使我们能够创建更复杂、优化的血管结构。”
研究人员还注意到新的超材料应该具有成本效益，因为它依赖于易于使用的复合制造工艺。
“纤维增强复合材料已经被广泛使用，”Patrick说。“我们正在做的是使材料进步，并利用3D打印创造一类新的多功能和可重新配置的超材料，这种材料在可伸缩、结构实现方面有真正的潜力，而且不应该昂贵。”
研究人员不确定未来会发生什么。
“我们清楚地对这种超材料进行了一些应用，但我们肯定有没有想到的应用程序，”帕特里克说。“我们开放与拥有新想法的人员，了解我们如何进一步利用这种新颖的材料。”
- 由Chris Vavra，Web Content Manager编辑，控制工程，CFE媒体和技术，cvavra@cfemedia.com.。
