螺栓让开：通过互锁超表面实现更牢固的结构连接
在德克萨斯 A&M 大学与桑迪亚国家实验室的合作下，研究人员使用形状记忆合金 (SMA) 显著改进了一种新的连接技术，即互锁超表面 (ILM)，与螺栓和粘合剂等传统技术相比，该技术旨在提高结构的强度和稳定性。ILM 有可能改变航空航天、机器人和生物医学设备制造中的机械接头设计。
德克萨斯 A&M 大学材料科学与工程系教授兼系主任 Ibrahim Karaman 博士表示：“ILM 将重新定义一系列应用领域的连接技术，就像几十年前的 Velcro 一样。”
“我们与 ILM 的原始开发者桑迪亚国家实验室合作，用形状记忆合金设计和制造了 ILM 。我们的研究表明，这些 ILM 可以根据需要选择性地脱离和重新接合，同时保持一致的接头强度和结构完整性。”
该研究结果可在《材料与设计》中找到。
与乐高积木或 Velcro 类似，ILM 通过传递力和限制运动来实现两个物体的连接。到目前为止，这种连接方法都是被动的，需要施加力才能接合。
研究团队利用 3D 打印技术，通过集成形状记忆合金 (SMA)（特别是镍钛合金）设计和制造了主动 ILM，它可以通过改变温度在变形后恢复其原来的形状。
通过温度变化来控制连接技术为智能、自适应结构开辟了新的可能性，而不会损失强度或稳定性，并且具有更多的灵活性和功能性。
德克萨斯 A&M 大学材料科学与工程系研究生助理 Abdelrahman Elsayed 表示：“主动 ILM 有可能彻底改变需要精确、可重复组装和拆卸的行业的机械接头设计。”
实际应用包括设计可重构的航空航天工程部件，其中零件必须多次组装和拆卸。主动 ILM 还可以提供灵活且适应性强的关节，以增强机器人功能。在生物医学设备中，根据身体运动和温度调整植入物和假肢的能力可以为患者提供更好的选择。
当前的研究利用 SMA 的形状记忆效应，通过加热来恢复 ILM 的形状。研究人员希望在此基础上，利用 SMA 的超弹性效应来制造能够承受大变形并在极高应力水平下瞬间恢复的 ILM。
Karaman 表示：“我们预计，将 SMA 融入 ILM 将会解锁众多未来应用，尽管仍存在一些挑战。”
“在复杂的 3D 打印 ILM 中实现超弹性将实现对结构刚度的局部控制，并有助于以高锁定力重新连接。此外，我们希望这项技术能够解决极端环境下连接技术长期存在的挑战。我们对 ILM 技术的变革潜力充满热情。”
其他贡献者包括 Wm Michael Barnes '64 工业与系统工程系副教授 Alaa Elwany 博士和工业系统与工程系博士生 Taresh Guleria 。
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