《自我修复材料突破,机器人将变得更强大》

  • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: 姜山
  • 发布时间:2018-08-09
  • 最近,卡内基梅隆大学研究人员开发出一种新的自我修复材料,可以在极端的机械损伤下自行修复。这可能会引发机器人领域一场巨大的变革,通过自我修复的新材料可以创造出新一代机器人,这些机器人将变得更智能、更强大。除了机器人,这种这种软物质复合材料还可以用于可穿戴设备、人机交互等,其应用相当广泛。

    这种新材料液态金属液制成,可以悬浮在柔软的弹性结构体中,一旦遇到外力发生损坏时,这些金属液滴会破裂并与相邻的液滴连接,并再次组成连接保持电信号的传输。即使材料被切割、刺破或部分移除,其电路仍可以完美地运行。由于材料在拉伸时可以继续显示出较高的导电性,研究专家认为它将是电力和数据传输的理想选择。

    过去,科学家一直在研究软电子学,即弹性和可变形性的导电材料。不过,这些材料大多是容易受到机械损坏,从而导致电气故障立即发生。据悉,此次的自我修复材料具有前所未有的功能,可以使机器人显示出柔性生物体的特征,这种材料同样适用了创造各种软物质电子设备。

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    • 编译者:郭楷模
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    • 记者昨天(19日)从中国钢研科技集团获悉,由我国自主研制生产的全国首台套超大型热等静压装备正式发布,这是我国在材料制造领域的一次重大技术突破。 我国首台套超大型热等静压装备正式发布 这套热等静压装备是目前我国尺寸最大的热等静压装备,它能够在极端高温高压环境下,对大型、复杂形状的材料进行全方位的致密化与性能优化。 所谓热等静压技术,是一种制造高性能材料的关键技术。通过高温高压,对材料进行处理之后,可以让材料在耐磨性、耐腐蚀性以及机械性能等方面有显著提升。 钢研昊普科技超大型热等静压装备项目负责人 戚雯:简单来说,这个装备可以使原本普通的金属、陶瓷等各种材料变得更强大,性能更卓越。经过热等静压工艺处理后,材料的性能将会得到极大提升,材料疲劳寿命平均可以提高至少10倍,可满足极限工况条件下的使用需求。 项目负责人告诉记者,这个技术目前应用的范围很广,不仅适用于金属材料,还能处理陶瓷、玻璃等非金属材料。这套超大型热等静压装备的投产不仅能推动我国在航空航天、石油天然气、机械制造等领域的发展,还将提升我国在国际材料制备技术领域的竞争力。 应用广泛的热等静压技术 热等静压技术到底是做什么用的呢?来看几个例子。 航天器在穿越浩瀚宇宙的时候,要承受极端温度和强大压力,对材料的性能要求近乎苛刻。在石油天然气行业,深井钻探面临着高温、高压和复杂的化学腐蚀环境,也需要坚固且耐腐蚀的材料保驾护航;在轨道交通领域,列车高速行驶,关键部件必须具备卓越的耐磨和机械性能。 传统的材料处理技术在应对这些纷繁复杂且严苛的要求时,就显得有些力不从心了。 热等静压技术诞生于1955年,由美国贝尔实验室研发并推广。该技术自诞生以来,就因其独特的优势和广泛的应用前景而备受关注。从1977年生产出第一台小型热等静压设备,到如今超大型装备正式问世,我国不仅实现了装备尺寸的跨越式发展,更在装备设计制造的关键核心技术上取得了重大突破。 我国新材料领域不断取得新突破 随着科技的不断进步,新材料技术已成为推动各行各业发展的关键力量。近年来,我国在新材料领域取得了一系列令人瞩目的突破,不仅提升了国家竞争力,也为全球材料科学的发展贡献了中国智慧。 不久前刚刚正式发电的、我国自主研制的全球单机容量最大风电机组,它的风机叶片长度达到了126米,如果旋转起来,扫风面积超过了5.3万平方米,相当于7.5个足球场。这个叶片就是由碳纤维做成的,近年来,我国在高性能碳纤维领域取得了重要进展。新型碳纤维材料具有更高的强度和更低的重量,已被广泛应用于航空航天、汽车制造等领域,极大地提升了产品性能。 此外,我国在生物降解材料的研发上也取得了显著成果。新型生物降解材料在减少环境污染、推动绿色发展方面发挥了重要作用。 在电子半导体领域,我国研究人员开发出新型半导体材料,这些材料在提高电子设备性能、降低能耗方面具有显著优势。 石油和化学工业规划院副院长 郑宝山:随着战略性新兴产业和未来产业的发展,对新材料提出了更高的要求,这个要求既包括数量的要求,也包括质量的要求。突出表现在一些结构材料和复合材料,比如说碳纤维,目前在国产大飞机、储能材料,这些高端装备、重大工程都取得了重大突破。 工业和信息化部统计数据显示,目前,我国新材料规上企业超过2万家,专精特新“小巨人”企业超过1900家,制造业单项冠军企业200余家。此外,新材料领域培育形成了7个国家先进制造业集群,成为推动区域经济增长的“加速器”。 下一步,我国将聚焦民生短板和制造强国建设重大需求的新材料,瞄准具备产业化基础的前沿材料和较好创新基础的关键材料,推动新材料产业创新发展,构建新材料产业发展新的增长引擎。
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    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2018-05-24
    • 研究发现,许多自然有机体有自我修复的能力。现在,制造出来的机器将能够模仿这种特性。本周发表在《自然材料》(Nature Materials)杂志上的研究结果显示,卡内基梅隆大学的研究人员已经研制出一种自愈材料,它们可以在极端的机械破损下自我愈合。 这种软复合材料由悬浮在较软弹性材料中的液态金属液滴组成。一旦损坏,液滴就会破裂,并与相邻液滴形成新的连接且无中断地重新路由电信号。当切断、刺穿或移走材料时,带有这种材料导电痕迹的电路保持完全连续的工作状态。 自愈合材料的应用包括生物启发性机器人、人机交互和可穿戴式计算。同时,因为该材料即使处于拉伸状态时也表现出高电导率,所以它也是用于电力和数据传输的理想材料。 机械工程副教授Carmel Majidi表示:“在软电子技术方面已经产生了弹性和可变形的材料,但仍然容易受到导致电气故障的机械损伤的影响。而我们的自愈材料具有前所未有的功能性,可以使软物质电子设备和机器展现出生物软组织和生物体的非凡弹性。” 软材料综合实验室的负责人Majidi,是软物质工程和软机器人领域开发新型材料的先驱。他称:“如果我们想制造更适合人体和自然环境的机器,我们必须从研究新型材料为起点。” 文章来自science daily,原文题目为Self-healing material a breakthrough for bio-inspired robotics.