復合纖維鎖扣可組裝成大型承重結構

據物理學家組織網8月15日報道，美國麻省理工學院（MIT）科學家開發出一種輕質的復合材料鎖扣，能互相扣在一起形成復雜的結構，組裝成大型承重結構。研究人員認為，這種新材料可能為飛機、航天器的組裝帶來變革，甚至能被用來構建更大的結構。相關論文發表在最近出版的《科學》雜志上。

研究人員將這種鎖扣比作“鎖子甲”，每片結構完全相同，為平面十字形，互相扣在一起形成一種八面體的立方點陣，就像鈣鈦礦的晶格結構。鎖扣組裝起來后極為堅固，強度相當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，或在不同的組合結構中循環使用。



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

目前的復合材料，從網球拍到波音787飛機部件，每部分都是一個連續的單位。因此在制造大結構時，比如機翼，要有專門的大型工廠。格森菲爾德稱，對于一架飛機的制造來說，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“數字”材料。“該材料能解決問題，它是組裝而不是打印。”

在傳統復合材料制造中，大部件之間的連接容易開裂，而新結構用許多小的復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結構更輕——因為壓力通過“鎖扣點陣”被分散傳遞到整個“建筑晶格”中。

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

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