香港科技大學(xué)的一支跨學(xué)科研究團(tuán)隊(duì)，在柔性復(fù)合材料領(lǐng)域取得重大突破。由物理系與機(jī)械及航空航天工程系教授聯(lián)合領(lǐng)銜的科研組，開(kāi)發(fā)出一種兼具高度可編程性和非對(duì)稱力學(xué)響應(yīng)特性的新型材料系統(tǒng)，為機(jī)械智能系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了關(guān)鍵物質(zhì)基礎(chǔ)。

該材料的核心創(chuàng)新在于將"剪切─堵塞"相變機(jī)制成功整合到高分子聚合物基體中。這種獨(dú)特設(shè)計(jì)使材料在承受剪切力時(shí)顯著硬化，而在其他受力條件下保持柔軟狀態(tài)，形成方向敏感的力學(xué)響應(yīng)模式。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)精確調(diào)控材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)力學(xué)特性的多維度控制，包括剪切方向與法向的非互易性行為，以及非對(duì)稱形狀記憶功能。

相較于傳統(tǒng)依賴復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)的超材料，這種新型柔性復(fù)合材料展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。科研人員通過(guò)調(diào)控"剪切─堵塞"相變過(guò)程，不僅賦予材料高度可編程的力學(xué)特性，更使其具備出色的抗斷裂能力。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，該材料在保持柔韌性的同時(shí)，其強(qiáng)度指標(biāo)較傳統(tǒng)剛性超材料提升超過(guò)30%，這種剛?cè)岵?jì)的特性突破了現(xiàn)有材料的性能局限。

研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步拓展材料功能邊界，將磁性分布的空間調(diào)變技術(shù)與"剪切─堵塞"結(jié)構(gòu)相結(jié)合，創(chuàng)造出具有自主運(yùn)動(dòng)能力的"軟件活性固體"。這種活性材料在微流控系統(tǒng)中可充當(dāng)智能閥門，實(shí)現(xiàn)精確的流體控制；在仿生機(jī)器人領(lǐng)域，其能在狹窄空間內(nèi)完成復(fù)雜動(dòng)作，為微型機(jī)器人的設(shè)計(jì)提供了全新思路。實(shí)驗(yàn)演示中，由該材料制成的軟體機(jī)器人成功穿越了寬度僅為其自身尺寸1.5倍的迷宮通道。

從基礎(chǔ)科學(xué)層面，這項(xiàng)研究構(gòu)建了顆粒物理學(xué)與高分子科學(xué)的交叉理論框架，建立了首個(gè)具有非互易力學(xué)性質(zhì)的軟物質(zhì)體系。工程應(yīng)用方面，研究團(tuán)隊(duì)提出的模塊化設(shè)計(jì)策略，可高效制備各類方向特異性響應(yīng)材料，為智能節(jié)能材料的開(kāi)發(fā)開(kāi)辟了新路徑。該成果已通過(guò)《自然·材料》期刊向全球發(fā)布，其創(chuàng)新性的材料設(shè)計(jì)范式正引發(fā)學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注。