可編程超材料部分示意圖。圖片來(lái)源：《自然》在線版
何為材料界的革命？可編程的超材料應(yīng)算其中。據(jù)英國(guó)《自然》期刊在線版日前發(fā)表的一項(xiàng)研究，瑞士科學(xué)家團(tuán)隊(duì)研發(fā)一種可以寫(xiě)入、存儲(chǔ)并讀取以機(jī)械形式編碼數(shù)據(jù)的技術(shù)。正如硬盤(pán)給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)帶來(lái)的革命性巨變，這種機(jī)械式編碼超材料將能讓柔性機(jī)器人、工程材料進(jìn)入全新的發(fā)展階段，并將廣泛助力于需要遠(yuǎn)程調(diào)制設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)的領(lǐng)域。
數(shù)字存儲(chǔ)系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)不可或缺的部分。我們熟悉的硬盤(pán)，就可用來(lái)寫(xiě)入和讀取存儲(chǔ)于磁極中的數(shù)據(jù)，而磁元是硬盤(pán)的基單元，通過(guò)機(jī)電讀寫(xiě)頭更改磁元的值就能寫(xiě)入新數(shù)據(jù)；反過(guò)來(lái)也可以讀取磁元的值。在這樣的系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)可以輕易地存儲(chǔ)卻又不會(huì)輕易的喪失，哪怕裝置幾年不通電，也不會(huì)丟失數(shù)據(jù)。
現(xiàn)在，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院的研究人員，依據(jù)此原理研發(fā)了一種機(jī)械式編碼的裝置，不過(guò)位元不是磁介質(zhì)，而是一種執(zhí)行離合動(dòng)作的非穩(wěn)態(tài)薄殼，通過(guò)極快速改變彎曲狀態(tài)，由一種穩(wěn)態(tài)切換至另一穩(wěn)態(tài)；同時(shí)，按二維陣列排列的機(jī)械位元能調(diào)整裝置的整體結(jié)構(gòu)參數(shù)。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，此次開(kāi)發(fā)的是一種由機(jī)械式位元組成的新裝置，類似計(jì)算機(jī)硬盤(pán)里的磁位元，但其不但可以輕易寫(xiě)入、長(zhǎng)久存儲(chǔ)并隨時(shí)讀取以機(jī)械形式編碼的數(shù)據(jù)，而且編碼所含信息可以用來(lái)調(diào)整裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)。
這是超材料領(lǐng)域的實(shí)用范例，一直以來(lái)，用超材料存儲(chǔ)和提取非易失性數(shù)據(jù)的目標(biāo)都是“難以捉摸”的狀態(tài)。而此次成果為超材料工具集帶來(lái)了值得關(guān)注的擴(kuò)展，對(duì)于廣大需要在運(yùn)行中控制系統(tǒng)剛性和能量密度的工程應(yīng)用具備重要應(yīng)用潛力，同時(shí)，這一成果將能給超低功耗主動(dòng)式超材料帶來(lái)新的設(shè)計(jì)方案。在下一步研究中，團(tuán)隊(duì)將會(huì)讓該系統(tǒng)的36個(gè)位元轉(zhuǎn)化為3D結(jié)構(gòu)并加以微型化以及規(guī)模化。
