3D-Printed 'Metamaterial' krymper når opvarmet, defying konventionelle fysik

Hvis du forlader en mælkekande på komfuret med varmen op, koger den over, og du skal rydde op i rodet. Hvorfor sker det, fordi mælk som de fleste andre ting og næsten alle faste stoffer udvider under virkningen af ​​varme, den samme mængde besætter mere plads end tidligere.

Mens der er nogle materialer i naturen, der dækker den sædvanlige termodynamik og opfører sig anderledes under meget specifikke omstændigheder, er de sjældne. Men et team af ingeniører har nu konstrueret, ved hjælp af 3D-udskrivning, et nyt "metamateriale", der krymper, når det opvarmes.

Forskere havde foreslået teoretiske strukturer omkring 20 år siden, der ville vise en ejendom, de betegner negativ termisk ekspansion eller NTE. Men på det tidspunkt havde de ikke midlerne til at producere den slags struktur de teoretiserede. Et team, ledet af Nicholas X. Fang fra Massachusetts Institute of Technology (MIT), brugte konceptet beskrevet for to årtier siden og 3D-udskrivning til fremstilling af 3D strukturer ved hjælp af stiv kobber og et elastisk materiale.

De skabte "små stjerneformede strukturer ud af sammenhængende bjælker eller trusser. Strukturerne, hver omkring størrelsen af ​​en sukkerrør, krympes hurtigt, når de opvarmes til ca. 540 grader Fahrenheit (282 C), "ifølge en erklæring på MIT hjemmeside, udgivet tirsdag.

Strukturen krymper marginalt, kun med omkring 0.6 procent, men ifølge forskere er det vigtige, at det ikke udvides.

Ved hjælp af eksemplet på computerchips, hvor denne form for metamateriale - et udtryk, der anvendes til kompositmaterialer, der udviser modintuitive egenskaber, som normalt ikke findes i naturen - kan finde brug, sagde Fang: "Trykte kredsløb kan varme op, når der er en CPU, der kører, og denne pludselige opvarmning kan påvirke deres ydeevne. Så du skal virkelig være forsigtig med at regne med denne termiske stress eller chok. "

Forskningen blev offentliggjort under titlen "Letvægtsmekaniske Metamaterialer med Tunable Negative Thermal Expansion" i tidsskriftet Physical Review Letters. Ingeniører fra MIT, University of Southern California, University of California i Los Angeles og Lawrence Livermore National Laboratory var involveret i forskningen, som blev delvist støttet af Forsvarets Advanced Research Projects Agency.

Kilde

Giv en kommentar

Dette websted bruger Akismet til at reducere spam. Lær, hvordan dine kommentardata behandles.