陆洋团队：首次制备液态金属－聚合物核壳结构的微点阵力学超材料

2020-11-27 09:45

借助微纳级3D打印技术，液态金属实现自我修复。

1991年上映的科幻电影《终结者2》描绘了一个能够随意变形，可自我修复的液态金属机器人T－1000，展现了液态金属应用的无限可能。电影中液态金属机器人是邪恶的化身，在实际应用中，液态金属却大有裨益，特别是在小尺度一些精密的应用上，如神经纤维修复和微型机器人。然而直接暴露的液态金属不易操作，且容易腐蚀其他金属，应用不当会带来不良后果，有鉴于此，香港城市大学“纳米制造实验室”的科研团队正在尝试在微观尺度上“驾驭”液态金属，使得其为未来精密应用，特别是金属力学超材料带来更多新的可能。

目前的金属微点阵力学超材料具有超轻、高比强度等特性，在无人机机翼、小微型电子器械等器件上具有很好的应用前景。但是，目前这类力学超材料的韧性较差，且在服役过程中容易脆断失效。为了提高韧性，香港城市大学机械工程学系陆洋教授领导的研究团队开发了液态金属－聚合物微点阵力学超材料。该材料不仅有良好的韧性，而且充分利用低温度范围下液态金属的特性，实现了类似科幻电影中复杂形态液态金属的自我修复功能。该项研究成果发表在国际知名期刊《Small》。

该团队基于摩方精密（BMF）超高精度光固化3D打印机nanoArch S140打印出中空的聚合物外框，壁厚100－300 μm。采用真空液体填充技术在聚合物薄壳中注入液态金属镓（Ga），首次制备了液态金属－聚合物核壳结构的微点阵力学超材料。该材料具有以下特点：

良好的断裂韧性