大自然的灵感，新膨胀材料可以像鹰抓般保存能量

棘轮的构建块，可以嵌入在新材料中。垂直压缩后，会使材料倒塌，可以在一侧释放能量。来源：Stoyan Smoukov

跳蚤和老鹰有什么共同之处？那就是他们可以利用自己的脚储存能量，而不必连续收缩他们的肌肉，然后跳到高空或者捕捉猎物。现在，伦敦玛丽王后大学和剑桥大学的科学家们创造了这样的材料，这种材料可以储存能量，即使反复挤压也不会损坏，如果必要的话，甚至可以改变材料的形状。

这些材料被称为膨胀材料，完全不同于当今的常规材料。当遭受挤压时，它们会向四面八方坍塌，并把能量储存在材料里面。

一般的的膨胀材料都设计有尖锐的角，这使他们能够折叠，实现更高的密度。这种独特的设计已确认可以使用在轻型装甲上，当遭到子弹袭击时，材料可以在子弹前面塌陷。这很重要，因为在子弹前方材料的质量是装甲效果的最大因素。

如果挤压多次，材料中的尖角也会导致力量集中，最终导致材料断裂，这并不是一个问题，因为这种装甲设计只被使用一次。

这项研究处在材料领域的前沿，科学家团队根据应力应变曲线重新设计了材料，材料的重复变形可能适用于其他需要能量存储和形状改变的应用，不得不说，前景非常广阔。

这项工作为轻量化三维设计提供了基础支持，对于有能量释放需求的场合，材料也将以特定的方式储存能量。

伦敦玛丽王后大学的首席研究员Stoyan Smoukov博士说：“我们设计的新材料令人兴奋，不久的将来会有更大的用途，他们甚至可以更换设备和机器人上的相应部分。”所有智能化的功能都可以被嵌入到材料中，例如，就像通过鹰爪锁定在猎物上的重复力来锁定物体一样，新材料也可以不需要花费更多的力量来维持自身状态。

团队预计，新材料自然风格的设计可以用于节能的夹持工具，此外，按需求材料可重新构造自己的形状，甚至它的晶格也具有独特的热膨胀行为。

来自哈佛大学的本科生Eesha Khare，在定义项目时起到了重要作用，他补充说：“暴露在苛刻条件下的材料，如高温，是一个主要的问题。现在可以设计一种材料，使其膨胀性能不断变化，以使材料的温度梯度更接近热源。通过这种方式，它将能够自然地调整自己，以进行反复和剧烈的变化。”

对于柔性膨胀材料的设计，这在以前是不可能的，这种材料特别适合3D打印，作者认为这是一个非常重要的特点。

Smoukov博士说：“可能的物质结构大多受到我们想象力的限制，通常我们都是一层一层叠加自下往上制造材料，现在，但是我们可以很容易地利用来自大自然来得到灵感。。”

文章来自sciencedaily网站，原文题目为Scientists design material that can store energy like an eagle's grip，由材料科技在线汇总整理。