受史前编织篮子启发密歇根大学发明新材料

盖世汽车讯 编织材料能够承受反复压缩而不变形，可用于制造机器人、外骨骼、汽车部件、建筑构件等。

据外媒报道，密歇根大学的工程师们借鉴史前编篮工艺，发现编织材料在反复强力压缩后能够恢复原状，而同一材料的连续薄片则会永久变形。相关研究论文发表于期刊《Physical Review Research》。论文中用于组装编织角件的模块化平台可用于任何对弹性和刚度至关重要的应用，包括软体机器人、汽车部件和建筑构件。

论文第一作者、密歇根大学土木与环境工程博士生Guowei Wayne Tu偶然发现了一篇将编织篮的起源追溯到公元前7500年左右的文章，研究人员开始思考，这种古老的工艺之所以能延续至今，是否除了几何形状和美学之外，还有其他原因。

“我们知道，编织是用芦苇和树皮等带状物创造3D形状的有效方法，但我们怀疑其中一定还存在潜在的机械优势，”密歇根大学土木与环境工程和机械工程副教授、该研究的通讯作者Evgueni Filipov说道。

这项研究揭示了这些机械优势:高刚度，适合承重；高回弹性，适合长期使用。“我非常高兴能够将古代编织篮筐的优势应用于21世纪的现代工程领域，”Filipov补充道。“例如，用于机器人的轻质编织材料也能在人机碰撞时帮助人类更安全。”

为了测试机械性能，研究团队将聚酯薄膜带垂直编织在一起，组装成三维结构。他们将这种二维编织物制成三维超材料——一种合成复合材料，其结构能够赋予天然材料所不具备的物理特性。

一个被研究人员称为“狗”的四足编织机器人原型，能够承受自身25倍的重量，并且仍然可以移动腿部行走。当超载时，编织狗机器人会恢复到原来的形状，再次承受相同的重量。

“利用这几个基本的角形模块，我们可以设计和轻松制造具有复杂空间几何形状、既坚硬又有弹性的编织表面和结构系统。这些基于角的编织结构在未来的工程设计中有着巨大的潜力，”Tu说道。

作为其中一种应用，研究人员设计了一种编织外骨骼的概念，它可以调节人体不同部位的硬度，从而在运动的同时提供可重复使用的减震功能。

“展望未来，我们希望将活性电子材料集成到这些编织结构中，使它们成为能够感知外部环境并根据不同应用场景改变形状的‘智能’系统，”Filipov说道。