北京
物理测试证明，这些不规则材料能更好地吸收冲击、调节刚度，并保护嵌入其中的物体。
多个领域的进步都依赖于最优质的材料。如今，研究人员通过引入受叶脉网络和蜻蜓翅脉等自然网络启发的受控无序结构，设计出一类新型“尺度丰富型超材料”。
几十年来，工程师在设计合成“超材料”时一直追求数学上的完美，模仿相同的微观构建单元来制造刚性蜂窝和晶格结构。麻省理工学院与东北大学的一项新合作刚刚证明，一点点混沌反而效果更好。
物理测试证明，这些不规则材料能更好地抵抗冲击、提供可调刚度，并保护脆弱的嵌入物体。
这项技术有望推动更安全的运动头盔和轻质防弹衣的发展，还可能用于制造精密声学透镜，以高精度控制声波和振动。
用少量无序制造合成材料
这项研究提出了“尺度丰富型超材料”。这些合成结构摒弃了均匀网格，转而采用模仿叶脉网络、神经连接甚至互联网的杂乱、蔓延的物理网络。
均匀超材料有一个弱点。当重复晶格中的单个单元破裂或穿孔时，周围相同的单元会立即随之失效，导致连锁反应式坍塌。麻省理工学院副教授卡洛斯·波尔特拉及其团队希望切断这种局部失效，因此与网络科学先驱、东北大学物理学家艾伯特-拉斯洛·巴拉巴西合作。
巴拉巴西的职业生涯一直在绘制看不见的网络——从社交媒体链接到金融市场——以研究网络如何抵抗崩溃。研究人员共同将这些抽象的数学规则转化为有形的物理材料。
团队编写了一种算法，可以在不使用任何重复图案的情况下生成材料的虚拟蓝图。程序在空间中随机选择一个点，并在整个区域内画一条线。
新闻稿解释说，然后它再随机选择第二个点，并画一条线，当这条线碰到第一条线或外边缘时就停止。将这一过程重复数千次，就会形成一种密集的网状结构，由尺寸和粗细千差万别的相交支撑梁组成。
抗冲击超材料
科学家只需调整算法中的两个参数，就能定制材料的刚度：初始线条的粗细，以及后续线条变细的速度。
在模拟这些变化后，研究人员3D打印了信用卡大小的聚合物样品，其中互连梁的尺寸从微米到厘米不等。
此外，物理测试证实，这些混沌网络在各方面都优于通常的有序材料。尺度丰富的设计能够吸收突然而猛烈的冲击而不发生屈曲，提供大范围的可调刚度，并成功缓冲深嵌其中的脆弱物体。
“这对超材料来说是一种全新的思维方式，”波尔特拉说。“为材料解锁这种网络设计，确实让我们能够自由地思考以前不可能实现的新的微观结构和力学优势。”
在实际应用中，制造商很快就能利用该算法打印下一代运动头盔、轻质防弹衣，以及能够以前所未有的控制力聚焦声波和振动的精密声学透镜。
这些研究结果发表在《自然》杂志上。
特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
