写于 2018-11-20 06:04:01| 奇幻城国际唯一官网| 奇幻城
<p>Katia Bertoldi,哈佛工程与应用科学学院应用力学助理教授,博士后研究员Jongmin Shim来自:Eliza Grinnell /哈佛工程与应用科学学院借用玩具设计思想,麻省理工学院和哈佛大学的科学家们开发了一个新型工程胶囊,被称为“buckliball”这种一体式硅胶球是第一个将屈曲结合为理想工程设计元素的可变形结构,其尺寸减小了46%,受到球形玩具膨胀和塌陷的启发,哈佛大学和麻省理工学院(麻省理工学院)的研究人员创造了一种新型的工程化胶囊,称为“buckliball”,利用屈曲现象相同类型的机制允许维纳斯捕蝇器捕捉它的下颚,或者干燥的,被风吹过的花粉粒在达到水分时膨胀,现在有助于对几何扩展的创造性研究这项研究由哈佛大学工程与应用科学学院(SEAS)应用力学助理教授Katia Bertoldi和麻省理工学院机械工程与土木与环境工程助理教授Pedro Reis领导</p><p>研究结果显示“美国国家科学院院刊”周刊与哈佛大学和麻省理工学院的研究人员共同开发了一种新型折叠结构,其结果是一个单件式硅胶球,被称为“ buckliball“因其压力引起的屈曲行为(底行)照片由Katia Bertoldi提供”Buckliball不仅为各种长度尺度的可折叠结构设计开辟了道路,而且还可以用作创建的构建块新材料具有不寻常的特性,能够在各个方向上产生剧烈的收缩,“Bertoldi说道,他希望确定最简单的3-D st可以利用机械不稳定性可逆地折叠的结构,工程师们受到了阻碍 - 直到他们中的一个发生在一个可折叠的球形玩具上,类似于他们一直在探索的结构玩具很复杂,不少于26个固体运动元件和48个旋转铰链,但它带来了更简单的结果</p><p>结果是buckliball,一个空心的硅胶球体它没有活动部件,但是有24个精心间隔的凹坑,当用注射器从一个buckliball吸出空气时,细韧带当这些韧带弯曲时,较厚的韧带在凹坑之间形成排列经过一系列运动,研究人员将其称为“协同屈曲级联”</p><p>一些厚韧带顺时针旋转,其他则逆时针旋转 - 但所有都同时和谐地运动,转动在关闭之前,原始圆形凹陷成交替模式的垂直和水平椭圆结果,buckliball变成了一个菱形的八面体,大约是原始球体大小的一半(46%)</p><p>研究人员将它的新结构命名为使用屈曲,并将其与巴基球相似,球形全碳分子的名字受到启发由建筑师发明家Buckminster Fuller创建的测地圆顶据研究人员称,Buckliball是第一个将屈曲作为理想工程设计元素的可变结构“在土木工程中,屈曲通常与必须避免的失效有关”</p><p> Reis解释说:“例如,人们通常想要计算柱的屈曲标准并应用额外的安全系数,以确保建筑物”“我们正试图通过将失效转化为软机械结构中的功能来改变这种范式,”他添加“对我们来说,buckliball是第一个这样的对象,但会有很多其他对象”因为他们的崩溃是完全可逆并且无需移动部件即可实现,诸如buckliball之类的可变形结构具有广泛应用的潜力,从微观到宏观规模它们可用于创建具有可折叠屋顶或墙壁的大型建筑物,微小的药物输送胶囊,或者柔软的活动接头,无需机械零件 例如,机械臂可以由单件材料制成,在预定的铰接点处使用精确设计的凹坑图案,当被压力信号激活时,它会弯曲(它们也有可能改变变形金刚和其他种类)玩具提供研究人员顿悟的玩具是Hoberman Twist-O)Bertoldi在哈佛大学的研究小组使用连续统计和计算力学工具解开软结构的力学Reis在麻省理工学院的研究使用精密的桌面规模实验室测试和数学分析以确定材料力学行为的基本物理学两个团队合作开发了Buckliball:Reis团队在数字制作技术(如3D打印)的帮助下进行实验室实验,以创建具有精确几何形状的物体,以及Bertoldi的小组利用计算进一步分析了最近毕业的伊丽莎白陈的过程的详细机制当时访问哈佛大学的密歇根大学确定只有五个球面几何结构具有可逆屈曲诱导坍塌的可能性(Fuller的12孔菱形八面体折叠成立方八面体的具体例子是这五个中的一个) buckliballs的设计参数包括凹坑尺寸,凹坑内薄壳的厚度,以及用于制造buckliball的材料的刚度</p><p>看起来,已经发现了这一点</p><p>病毒通过可逆的方式将它们的核酸注入宿主结构转换,其中60个孔基于细胞环境酸度的变化打开或关闭,这是一种在纳米尺度上实现类似可逆坍塌的不同机制</p><p>在buckliball中使用的屈曲过程会引起球体部分的折叠,类似于方式纸折纸折叠,所以研究人员将他们的工作放在一个更大的屈曲框架 - 诱导折纸他们称之为“buckligami”Bertoldi和Reis的共同作者包括陈,他将在秋季加入哈佛作为博士后; Jongmin Shim,哈佛大学博士后;麻省理工学院的Claude Perdigo工作部分资金来自哈佛大学材料研究科学与工程中心的国家科学基金会资助,以及哈佛大学Bavano科学与技术学院,SEAS和麻省理工学院的资金来源:SEAS Communications, Harvard Gazette Images: