復(fù)合纖維鎖扣可組裝成大型承重結(jié)構(gòu)

據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)8月15日報道，美國麻省理工學(xué)院（MIT）科學(xué)家開發(fā)出一種輕質(zhì)的復(fù)合材料鎖扣，能互相扣在一起形成復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，組裝成大型承重結(jié)構(gòu)。研究人員認(rèn)為，這種新材料可能為飛機(jī)、航天器的組裝帶來變革，甚至能被用來構(gòu)建更大的結(jié)構(gòu)。相關(guān)論文發(fā)表在最近出版的《科學(xué)》雜志上。

研究人員將這種鎖扣比作“鎖子甲”，每片結(jié)構(gòu)完全相同，為平面十字形，互相扣在一起形成一種八面體的立方點(diǎn)陣，就像鈣鈦礦的晶格結(jié)構(gòu)。鎖扣組裝起來后極為堅固，強(qiáng)度相當(dāng)于同等重量超輕材料的10倍。每個鎖扣還可以拆下來，便于修復(fù)，或在不同的組合結(jié)構(gòu)中循環(huán)使用。



MIT比特與原子中心主管尼爾·格森菲爾德介紹，這項設(shè)計結(jié)合了3個領(lǐng)域的研究：纖維復(fù)合材料、蜂窩材料（由多孔材料制造）和添加制造（如3D打印，其結(jié)構(gòu)是通過逐層沉積形成而不是去除多余材料）。 內(nèi)容來自123456

目前的復(fù)合材料，從網(wǎng)球拍到波音787飛機(jī)部件，每部分都是一個連續(xù)的單位。因此在制造大結(jié)構(gòu)時，比如機(jī)翼，要有專門的大型工廠。格森菲爾德稱，對于一架飛機(jī)的制造來說，在這種大尺度上用3D打印不太實際，他們研究的是一種離散的“數(shù)字”材料。“該材料能解決問題，它是組裝而不是打印。”

在傳統(tǒng)復(fù)合材料制造中，大部件之間的連接容易開裂，而新結(jié)構(gòu)用許多小的復(fù)合纖維鎖扣搭在一起，就像一種彈性固體，不會突然斷裂且比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)更輕——因為壓力通過“鎖扣點(diǎn)陣”被分散傳遞到整個“建筑晶格”中。

在承載相同重量的負(fù)荷時，新結(jié)構(gòu)所用的材料更少。減少了運(yùn)輸負(fù)擔(dān)、建造和組裝成本，同時大幅降低了燃料消耗，也能允許更大、更靈活的設(shè)計。論文合著者、博士后肯尼斯·張說，這一系統(tǒng)對“任何你需要移動或放在空中的東西”都非常實用。

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