Empa和蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員已經(jīng)成功地制造了減震材料，可以永久性地改變材料世界。未來的材料不僅能完全抑制振動，而且可以專門進一步進行實施某些頻率。
雖然這種“可編程材料”依然只能在一維模型的構(gòu)建，它已經(jīng)展示了不同尋常的能力：題為“聲子晶體帶自適應(yīng)連接”的研究項目剛剛被刊登在《先進材料》雜志上。對機械部件與可自由編程的特性，第一步就這樣實現(xiàn)了。
研究人員所使用的工作模版包括由1厘米長的鋁板排成1米，鋁板1毫米厚。這片金屬條帶可以以不同的頻率振動。為了控制波傳播，10個小的鋁圓柱體（7毫米厚1厘米高）被連接到金屬條上。片材與氣缸之間坐壓電盤，它可以被電子激發(fā)而改變自己在一瞬間厚度。這最終使得由項目主管安德烈巨著為首的精確控制波是否以及如何被允許在金屬板帶材傳播團隊。鋁帶從而變成所謂的自適應(yīng)聲子晶體 – 一種具有適應(yīng)特性的材料。
在幾分之一秒的時間改編
壓電控制，現(xiàn)在可以在這樣一種方式，波能穿過金屬板帶材傳播“完全正常”，即，就像沒有鋁圓柱被被設(shè)置連接到它。另一個配置使被吸收的波的某一頻率的頻譜。這消音是可變的壓電元件可以在幾分之一秒的電子改變其彈性性質(zhì) - 從低到高剛度。Bergamini解釋了什么是可以開發(fā)的研究成果：“想象一下，你生產(chǎn)一種金屬片，印有一個電子電路和規(guī)則的小型壓電元件。此金屬片可能被以電子方式設(shè)置為拒絕某一振動頻率。有趣的是，即使你切斷片的一部分，裁剪部分波將主要以最初的產(chǎn)品同樣的方式散布。”這種方法可以在三維部件使用。
這樣的“超材料”可以從根本上徹底改變機械工程和工廠建設(shè)。到現(xiàn)在為止，振動性能在材料的選擇以及零件的幾何形狀已經(jīng)得到確定。今后，該材料可對當(dāng)前的振動讀數(shù)進行反應(yīng)，并以迅雷不及掩耳的速度調(diào)整其振動特性。
關(guān)于“可編程材料”的進一步研究
在聲子晶體帶自適應(yīng)連接的研究項目中，Empa研究人員Bergamini與蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院Paolo Ermanni的研究小組在和佐治亞理工學(xué)院Massimo Ruzzene合作。在后續(xù)工程中，原型的可編程性將被擴展：“到現(xiàn)在為止，每一個壓電元件已經(jīng)獨自對振動反應(yīng)，獨立于它的鄰居，” Bergamini解釋說。 “在下一個步驟中，我們要互連彼此的元素，以便能夠共同或以協(xié)調(diào)的方式控制它們。”
