想象一個這樣的假肢，它永遠(yuǎn)不會擦傷您，而且戴上就像一只手套那樣舒服。近日，來自以色列特拉維夫和荷蘭的科學(xué)家團隊已經(jīng)開發(fā)出一種方法來生產(chǎn)可編程的超材料(metamaterial)，這不僅可能改變殘疾人的生活，甚至有可能顛覆整個可穿戴技術(shù)和軟機器人領(lǐng)域。

“可編程機器材料很適合用于假肢或者可穿戴技術(shù)，因為在這方面與身體的匹配是很重要的。”特拉維夫大學(xué)(TAU)機械工程學(xué)院的Yair Shokef博士稱：“如果我們能夠打造出更為復(fù)雜的構(gòu)建基塊，或者用其它材料來制造它們，那么可能性真的是無窮無盡。”

Yair Shokef博士

眾所周知，普通的材料，無論是您的電腦顯示器還是咖啡杯，甚至您的貓，都是由原子和分子組成的。材料的狀態(tài)(固體、液體、氣體等)和它的特性(如導(dǎo)電率、硬度等)都是由它們的化學(xué)成分決定的，Shokef解釋說。

而超材料則是一種由人來設(shè)計的材料，它是由比原子或分子更大的基本單位組成的，因此其狀態(tài)和特性都是由基本單位的屬性，而非其化學(xué)成分決定的。

“盡管超材料都是由相同的基本材料(分子、原子)組成的，但是構(gòu)建超材料的基本單元尺寸會更大，往往以納米、微米，甚至毫米或厘米計。實際上我們?nèi)藶榈貏?chuàng)造了有這些單元組成的一個結(jié)構(gòu)，它的特性是由幾何結(jié)構(gòu)決定的。”Shokef 解釋說。

比如普通的鉆石，它是碳原子按照一個特定的結(jié)構(gòu)，在原子尺度(10的負(fù)10次方米)上不斷復(fù)制構(gòu)建的。“而在超材料中，對象是在更大的尺度上重復(fù)自己的幾何結(jié)構(gòu)。”他說。

事情的重點在于：當(dāng)您在更大尺度上，使用更大的基本單位(不是原子)來設(shè)計材料時，您就有更多的能量去控制其“晶體”排列，于是理論上，我們就能夠控制該物質(zhì)的物理特性。這也是科學(xué)家們進(jìn)行3D打印超材料笑臉測試的目的。

據(jù)了解，實驗中的這個超材料經(jīng)過了特定的編程，這樣它在受到來自一個方向上帶立體圖案的表面的壓縮時，就會在其他方向上產(chǎn)生編程設(shè)定的立體圖案變形(凹陷和突起)。“在一個看似正常的方塊上，當(dāng)它被壓縮時，一個特定圖案就凸顯了出來。”Shokef博士說：“在這個超材料中，這些設(shè)計都是由人來完成的，其空間結(jié)構(gòu)決定了材料的行為。”