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Nature材料综述:形状记忆材料,如何评估其性能?

先进材料  · 公众号  · 科技创业 科技自媒体  · 2024-09-18 10:35

主要观点总结

形状变形设备能够改变其形状或结构,分为两类并在多个领域展现应用潜力。引入标准化评估方法和指标来比较不同设备的性能。提出数学度量来量化曲面复杂性,并提供标准曲面评估可编程形状变形设备。该领域较新,评估标准尚未建立,因此雷达图表用于可视化表示功能并进行更客观的比较。这些图表有助于匹配设备类型与应用,指导设计优化和材料、驱动方法的选择。

关键观点总结

关键观点1: 形状变形设备的分类和应用潜力

形状变形设备分为两类:图案形状变形设备和可编程形状变形设备。它们能够在人机界面、生物医学和航空航天等多个领域展现应用潜力。

关键观点2: 需要标准化评估方法

强调需要建立标准化的评估方法来比较不同形状变形设备的性能,包括引入一系列专门为评估这些设备在材料、设备和系统层面的功能而设计的指标。

关键观点3: 曲面复杂性的量化

提出了一种数学度量来量化曲面的复杂性,为评估可编程形状变形设备提供了客观的基准。

关键观点4: 雷达图表的应用

使用雷达图表可视化表示设备的性能,便于匹配设备类型与应用,指导设备设计的优化,以及材料和驱动方法的选择。


正文

形状变形设备具有进行结构转换的能力,即将彻底改变从人机界面到生物医学和航空航天应用的多个领域。此透视图将形状变形设备分为两类:从初始形状变形为一组预定义的一个或多个变形形状的图案到图案形状变形设备,以及可以根据需要变形为不同形状的可编程形状变形设备。我们强调需要标准化的评估方法来比较不同形状变形设备的性能,并引入一系列拟议的指标,这些指标是专门为评估这些设备在材料、设备和系统层面的功能而设计的。值得注意的是,我们提出了一种数学度量来量化曲面的复杂性,并提出了一组用于评估可编程形状变形设备的标准曲面,为这一不断扩展的领域提供了客观的基准。

形状变形设备是可以改变其形状或结构的系统。这种转变可以通过传统致动器诱导机械变形或使用对刺激有反应的材料来实现。形状变形技术的潜力正在广泛的学科中得到探索,包括机器人、航空航天工程、和建筑学。物理转换的能力对于多种应用都很有价值,例如自适应结构、自组装系统、生物医学设备和超材料。形状变形装置需要满足三个主要标准:变形应该是可控的,它应该能够恢复到原始状态,它应该具有实现各种目标形状的通用性。从本质上讲,理想的形状变形装置应该是可控的、可逆的和可编程的。







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