挤压-扭曲耦合材料加强执行机构

威斯康星大学麦迪逊分校的工程师们制造了一种独特的、不对称的材料，它以一种新的、意想不到的方式表现:当这种“手性”材料被挤压或拉伸时，它也会扭曲。

“我们在这种材料中发现的挤压-扭曲耦合对广泛的材料有影响，”工程物理学和材料科学与工程教授罗德里克·莱克斯(Roderic Lakes)说威斯康星大学麦迪逊分校．

例如，它可以帮助改进致动器技术，或者制造出不受应力集中影响的高韧性材料。莱克斯研究不寻常的材料，违背弹性的标准理论，以发展对自然的基本物理定律的更好的理解。

这种弹性理论是工程师用来预测大多数普通材料(包括钢、铝和混凝土)行为的理论，它不能预测挤压-扭曲现象。手性描述的是一个物体与其镜像是不可重叠的，比如我们的右手和左手。例如，右手戴的手套不适合左手戴。

莱克斯说:“手性材料也可以有右手和左手两种形式。”“例如，糖在分子水平上是手性的。但像铝和钢这样的材料不具有手性，不能以右或左的形式存在。”

研究人员使用3D打印技术制作了手性和非手性形式的陀螺晶格。陀螺是无限连接的周期最小曲面，不包含直线。研究人员发现，当具有手性不对称的陀螺被挤压或拉伸时，它也会扭曲。通过分析这种手性不对称，研究人员对材料的行为有了进一步的了解，包括挤压-扭曲耦合。

Lakes说:“我们制造的陀螺的优点是它在结构上非常坚固，使其在实质性应用中非常有用。”

此外，这项研究还涉及蝴蝶翅膀中自然出现的回转微结构，以及通过物理过程在一些称为共聚物的塑料中出现的回转微结构。

“当人们制造共聚物时，这种结构可以在微观尺度上出现，”Lakes说。“在这项工作中，我们制作了一个陀螺仪结构，其规模大到可以用肉眼看到，我们可以研究它，看看是否有意料之外的有趣现象。”

-副主编克里斯·瓦夫拉编辑，控制工程， CFE媒体与技术，cvavra@cfemedia.com．

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