摘要:古老的工艺如同历史长河中的密码,历经时光流转,在现代科技的激发下焕发出新的生命力。老祖宗的智慧再次证明,传统与创新并非对立,而是相辅相成,为现代难题提供了跨越时空的解决方案。
古老的工艺如同历史长河中的密码,历经时光流转,在现代科技的激发下焕发出新的生命力。老祖宗的智慧再次证明,传统与创新并非对立,而是相辅相成,为现代难题提供了跨越时空的解决方案。
丝织技术让隐身战机告别‘笑纹’
当美国正为F-22战机隐身涂层开裂问题所困扰时,中国科研人员却从三千多年前的中国丝绸双面提花织造技术中找到了解决方案。F-22和F-35等隐身战机依赖分层涂层来偏转雷达信号,但这些材料在压力下容易退化,导致战机需要频繁修补隐身涂层,日常维护成本也居高不下。
中国航天科工集团公司(CASIC)和天津工业大学的研究团队,通过将导电纱线与针织纬编技术相结合,成功制备出空气层双面提花织物。他们利用树脂传递模塑(RTM)工艺,开发出一种兼具力学性能和电磁吸波性能的针织复合材料。研究团队将这一成果称为“古老图案与现代电磁学的结合”。
歼-20战斗机机体表面平整
研究显示,这种复合材料在8~26 GHz的频段内表现出优异的阻抗匹配特性,其吸波率分别达到90.6%(横列)和89.0%(纵列)。该材料的拉伸断裂应力分别为34.1 MPa(横列)和93.5 MPa(纵列),充分证明了其在力学性能和吸波性能上的双重优势。
这种新型复合材料满足了隐身领域对高性能吸波材料的迫切需求,还因其结构比传统涂层更为复杂,能够承受更高的拉伸应力,从而有效解决了隐身涂层易开裂的问题。
绳结技艺为智能纤维软体机器人穿上‘编织战衣’
软体机器人,顾名思义,是由软体材料构成的机器人。它们能够依靠内在或结构的柔性来经受大幅度变形,从而主动与环境进行互动。研究人员通过开发具有高性能的新型软材料,比如,硅胶、介电弹性体、水凝胶和液晶弹性体(LCE)等各类柔性材料,提高软体机器人的耐用性和适应性。
受绳结技艺启发的编织LCE纤维驱动器
其中,液晶弹性体(LCE)作为一种热响应材料,能够通过温度变化实现体积变形,并在冷却后恢复初始状态。通过精确调控液晶原的排列、几何形状和组成,研究人员已经开发出多种类型的驱动器,这些驱动器能够通过编程实现特定的变形模式。然而,现有的LCE纤维驱动器大多局限于单轴或受限的变形模式,难以满足复杂任务的要求。
针对这一挑战,浙江大学航空航天学院的研究团队提出了一种基于LCE纤维的多功能软驱动器设计策略。该策略结合了绳结技艺与电驱动LCE纤维的先进响应特性,通过预设编织图案和手工编织技术,成功地将一维的LCE纤维转化为能够表现多种变形模式的驱动器。绳结技艺作为一种古老而通用的技法,在这里发挥了关键作用,它通过空间排列,将一维材料转化为二维甚至三维等复杂结构。
为了验证这一策略的有效性,研究团队探索了多种编织图案,并据此开发了四种不同类型的软驱动器:双捻编织驱动器(DTWA)、圆形四股编织驱动器(CFWA)、正交编织驱动器(OWA)和对角编织驱动器(DWA)。这些驱动器不仅实现了表面形状的可编程性,还模拟了仿生血液泵送以及多种运动模式,如爬行和游泳。这些成果为软体机器人在复杂任务中的应用开辟了新的道路。
目前,该研究成果的相关论文“Weaving liquid crystal elastomer fiber actuators for multifunctional soft robotics”已经在Science Advances期刊上发表。
现实版“太乙真人”用莲藕“重塑肉身”
古典小说《封神演义》中,太乙真人用莲藕为哪吒“重塑肉身”。如今神话故事走进了现实世界。受此启发,武汉轻工大学研发团队在莲藕骨架(或称为莲藕纤维骨支架)的研究方面取得了显著成果。
研发团队发现,莲藕作为天然材料,其纤维结构与人体血管网络有着相似性,并具有可降解性和价格低廉等优势,但是直接利用莲藕粉制备的骨支架硬度不够。团队将莲藕处理后,通过3D打印技术,不仅可以按照骨折情况定制支架,打印的过程使藕纤维支架结构紧实致密,有利于加速骨组织重建的目的。同时,莲藕含有多酚、多糖等活性成分,可抗炎、抗氧化、促进细胞生长。
来源:中国纺织