遇热收缩材料可耐极端温度

当温度升高时，3D打印的矩阵模型收缩。资料来源:王启民等人。

看看这种不可思议的材料！大多数东西受热时会膨胀，因此成为工程领域的“头痛”，但3D打印材料的配置性能正好相反。

当两种相互连接的材料以不同的速度膨胀时，它们就会弯曲或断裂。这是建筑物、桥梁、电子设备和其他材料温度波动大的问题。因此，让材料受热时收缩而不是膨胀是一个极其有价值的目标。

现在，加州大学洛杉矶分校的王启民和他的同事已经完成了这项工作。他们用3D打印机控制两种在高温下自然膨胀的材料，实现相反的特性。

诀窍是将它们排列在一个更松散的矩阵中，并将拉伸速度更快的材料放入拉伸速度更慢的材料中。当这种复合材料被加热时，内部材料只会向内膨胀，同时将外部材料向内拉。然后，整个物体收缩。

加州大学洛杉矶分校的乔纳森·霍普金斯说:“这种设计可以应用于任何两种材料，它们可以调整成所需的比例进行膨胀或收缩。”。例如，补牙可能非常敏感，因为当人们吃或喝热食物时，材料的膨胀程度不同于牙齿。王说，将材料的膨胀程度与牙齿的自然变化相匹配可以消除这个问题。

当温度变化时，材料也可以通过设计保持相同的尺寸。这种效应有助于建立稳定的微芯片，当运行时间过长时，微芯片会断裂。也有可能制造更稳定的卫星，在太阳辐射热下运行时会振动。

霍普金斯说，另一个潜在用途是提高太阳能的效率。如果你把一个太阳能电池板放在一系列由伸缩材料制成的柱子上，太阳会加热每根柱子的一边，并使另一边保持较低的温度。面向太阳的一侧会收缩，导致柱子向太阳弯曲。

“你不需要利用来自太阳的能量来将其转化为太阳。”霍普金斯说，“你可以利用太阳的热量像向日葵一样被动地跟踪太阳。”(冯伟伟)