基於雷射的變形技術可實現飛機機翼的自我優化
由於斯德哥爾摩研究人員在材料科學方面取得的進展,一種能在飛行中改變形狀以更好地處理穿過它的氣流的飛機機翼可能即將問世。這項技術涉及雷射的熔化和打孔能力。
瑞典斯德哥爾摩KTH 皇家理工學院的研究人員對石蠟進行了實驗。他們使用二維版本的石蠟材料,用雷射在石蠟上打出小孔,然後逐漸熔化,透過一個傾斜台將液態石蠟引導到他們想要的位置。其效果是,在雷射脈衝和平台傾斜的幾個週期內,雷射誘導形狀會改變。
研究報告的合著者Wouter van der Wijngaart 說:”在每個週期中,一切都只是移動了幾十微米。它可以重塑物體的形狀,使其穿過狹窄的縫隙,並將其重組為任何目標形狀。這可以在不引入額外材料的情況下,實現工具和其他物體的無限即時創建。”
研究人員說,儘管這項突破是利用二維材料實現的,但研究結果將轉化為三維材料。他們說,這樣的突破可能會帶來飛機機翼的自我修改,以優化阻力,汽車在飛行中變得更符合空氣動力學,甚至是辦公空間中按需創建的座椅。
在這項研究中,重塑材料的過程稱為相變泵送。
研究人員在《先進功能材料》(Advanced Functional Materials)雜誌上發表的研究成果報告中解釋說:”透過雷射點等熱點熔化物體的一部分,在材料內部形成一個液態區域。”
他們補充說:”熱點在物體內部的移動會產生一個熔化前沿和一個凍結前沿,前者是激光將材料加熱到熔點以上,後者是向周圍環境散熱,將材料冷卻到冰點以下。大多數材料在熔化過程中密度會降低,而在凍結過程中密度會升高,導致材料從熔化前緣流向凍結前緣的液體區域。”
雖然這項研究的實驗是在外部引入雷射熱量,但研究人員表示,在材料中嵌入熱源可以在實際應用中實現更自動化的形狀移動。
你可以在下面的影片中看到這項技術的工作過程,研究小組將石蠟變形為他們研究所的三個字母。