新型仿生材料：3D列印混合超材料

利用多材料的3D列印技術製備了新型材料，而且系統的探討了有序粒子釋放機制的潛在應用

頭足類動物，包括魷魚、墨魚、章魚、有驚人的偽裝能力，這主要是其皮膚上的敏感色素細胞器官。一個色素細胞器官的主要機械部件是一個單一的含色素的色素細胞，和四至二十四放射狀排列的肌纖維。肌纖維收縮下的色素細胞在變形過程中經歷了戲劇性和迅速變化，因此導致色素易位。更有趣的是，通過選擇性地依次擴大和收縮不同的色素細胞，皮膚的顏色可以在較大的範圍內變化。

受到這種機制的啟發，人工色素細胞被設計出來以實現巨大的體積變化和獨特的時序單元開啟機制。拉脹效應（即負泊松比效應）和手性幾何的概念都被用於設計新型軟質材料。拉脹材料是一個不尋常的材料，當它們向一個方向伸展時，還會朝另一個方向展開。這種不尋常的負泊松比效應是由於負泊松比。

對橡膠材料相反，拉脹材料可以進行較大的體積變化並具有較高的抗剪切變形能力。最近研究人員發現手性幾何可以通過手性誘導的旋轉促進細胞增大。通過在兩個不同的層次上剪裁手性幾何體，當只在一個方向上載入時，新設計的大小不同的細胞可以依次打開。細胞開口的順序也可以通過幾何和材料組合來調節。新的設計理念可應用於用於驅動的智能超材料，藥物輸送和用於偽裝的顏色變化。

所設計的新材料具有廣闊的應用前景，例如設計生物醫學支架、繃帶、藥物儲庫和支架，新型可摺疊或展開設備，智能響應性複合材料，執行器和感測器，和可以伸縮的軟性電子材料等。在這項研究中，通過多材料3D列印技術製備了新型標本，並且系統地探討了順序粒子釋放機制的潛在應用。也對另一個潛在應用進行了研究，即對「元胞」顏色變化的概念設計。

這項工作得到了最近的NSF/CAREER獎，是為了通過創新設計和3D列印技術探討手性介質脹力學。三維列印技術的快速發展，使得具有複雜幾何形狀和材料組合的設計更加容易製造。它提供了一個快速成型工具。為了證明這個設計理念，它可以快速列印設計圖案，並進行力學實驗以定量評價新設計的性能和性能。

原文來自：advancedsciencenews，原文題目：Octopus-Inspired Design of 3D-Printed Hybrid Metamaterials，由材料科技在線團隊翻譯整理。

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