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视频分享:MIT Media Lab带你走进材料结构的力学指引设计和丰富变形

2022-04-24 17:58 作者:多样化结构实验室VSL  | 我要投稿

本期视频分享由麻省理工学院的Hiroshi Ishii教授课题组创造的一种基于多材料打印且颠覆传统材料力学认知的新型建构化材料。这种新型材料基于拉胀材料的属性,通过刚性体与软体铰接巧妙的几何排布设计而成,在轴压下出现令人意想不到的性能,并展现出丰富多彩的形状图案。牛顿说过:“几何学的简洁美却又正是几何学之所以完美的核心存在。”让我们走入本期视频,一起来看看几何设计给材料带来哪些有意思的属性。


双材料可变建构化材料


在一个结构单元中,当铰链的相对位置和旋转角度发生简单的变化,就可以让整个结构可发生平面内或空间上的形态转变,如剪切变形,弯曲转变,均匀缩放和扭转变化等。


具有可定制几何形变的建构化单元


不同材料单元组合形成各式各样连续的整体式材料,同样具有单元材料所具有的性能。把各单元结构组合在一起,在交互式模拟系统中给出各单元结构的参数化设计,可以得到更加高层次的结构变形,比如附有编码信息的物体,可折叠成立体形态的平面结构和自我封锁的结构等。


通过单元空间组装后形成的可定制变形


通过单元空间组装后形成的嵌入式密码


通过单元空间组装后形成的可定制功能结构


可编程式的材料为结构设计带来了无限可能,如果充分利用此类材料结构形变和力学特征,设计师和工程师们好似拼接乐高一般,根据一个具体的应用场景和目标,设计出具有非同寻常的功能性器件或结构。不仅如此,该材料能组成整体式材料的性能,或许还能降低设备的生产费用。如需要进行长途运输进行搭建的设备,若能以该材料生产,即可以通过拆分成单元材料以便运输,拆卸回收同样如此,以此节约大量的运输费用。

在建筑方面,我们是否可以脑洞大开,利用材料建构化设计下形状和体积变形方面的特征制作成可折叠的临时应急设备,服务于遮阳、隔声或防雨等城市功能,在不需要时可折叠储存,大大节省了建筑空间。另外,是否可以尝试基于它在受一定外力时吸能耗能属性,保护一些文物或者精密仪器不受外界震动或者极端荷载的冲击,最大程度上减少损失。这些大胆的尝试需要新一代的科学家、工程师和设计师一起探索和发现!让我们一起期待设计为生活带来的改变吧。

视频地址:MIT Media Lab带你走进材料结构的力学指引设计和丰富变形_哔哩哔哩_bilibili


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文案 | 查    倩 洪逸康 李智雄

排版 | 马文千

审核 | 胡   楠


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