清華大學陳常青教授團隊《Adv. Sci.》：力學超材料的信息編碼和存儲
2023-04-26 來源：高分子科技
信息編碼和存儲以及機械計算等信息處理（information processing）能力是今后發展類生命體的“智慧型”材料不可或缺的功能，有望成為材料讓人期待的新屬性。力學超材料具有近乎無限的幾何設計空間，如與激勵響應型材料相結合，可帶來更多設計維度，為實現具有信息處理能力的超材料提供了可能路徑。
該工作提出了信息編碼和存儲力學超材料的通用設計策略。利用由力學超材料構成的像素間高度差來實現信息呈現，每個像素由具有可調雙穩態的不同單元串聯而成。該設計可實現多層信息的編碼和存儲，并通過多步加載，實現不同層信息的順序呈現，如圖1所示的雙層、三層文字信息以及三層曲面信息等。力學超材料的單雙穩態的調控通過溫度改變來實現，圖2所示為不同溫度下單雙穩態性質與力學超材料幾何尺寸之間的關系。此外，通過考慮熱量在不同結構中傳遞速率的不同，引入時間響應因素，實現基于熱調控的多層信息時序編碼和存儲，從而具有更多層信息處理能力。所提出的力學超材料具有多層信息編碼、存儲和顯示一體化的特點，克服了此前單層信息存儲和編碼的局限。
圖1 具有信息編碼、存儲和顯示能力的力學超材料。
圖2 具有可調雙穩態性質的力學超材料設計
該工作將力學超材料作為信息載體，利用力學超材料豐富變形模式的優點，實現了多層信息的編碼和存儲，展現“智慧型”材料的一種新范式。由于底層物理機制的尺度無關性，隨著亞微米3D打印技術和多材料打印技術的發展，為實現小型化的更高信息存儲密度的力學超材料提供了可能。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202301581
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（責任編輯：xu）
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