架构材料可以通过改变其几何形状来主动响应外部刺激(例如机械力,水合作用和磁场)来实现新颖的功能。这种转换通常是二元的和易变的,因为它们在“开”和“关”状态之间切换并需要持久的外部刺激。近日,加州理工学院Julia R. Greer等开发了一种三维硅涂层四方微晶格,其可通过协同梁弯曲转换成正弦模式,以响应电化学驱动的硅-锂合金化反应。作者通过化学-力学建模和统计力学分析研究了各个弯曲梁的机械动力学,相邻梁之间的协同耦合以及区域尺寸的锂离子速率依赖的分布。该结果强调了缺陷和能量波动在架构材料动态响应中的关键作用。作者进一步证明,可以通过预先设计人工缺陷来编程域边界以形成特定图案,并且可以通过微架构设计实现各种重新配置自由度。该框架可实现电化学可重构架构材料的设计,制造,建模,行为预测和编程,并可为超嵌入电池电极,可调谐声子晶体和生物可植入设备开辟道路。
Xiaoxing Xia, Julia R. Greer *, et al. Electrochemically reconfigurable architected materials. Nature, 2019
DOI: 10.1038/s41586-019-1538-z