ทีมนักวิจัยจาก Texas A&M University และ Sandia National Laboratories เพิ่งตีพิมพ์การศึกษาที่สำคัญเกี่ยวกับ Metamaterials (ILM) ที่เชื่อมต่อกันในวารสารวัสดุและการออกแบบ งานวิจัยนี้ใช้โลหะผสมหน่วยความจำ (SMAS) และการพิมพ์ 3 มิติเพื่อพัฒนาเทคโนโลยีการเชื่อมต่อแบบเชื่อมต่อกันแบบใหม่ซึ่งคาดว่าจะปฏิวัติสาขาการบินและอวกาศหุ่นยนต์และอุปกรณ์ชีวการแพทย์
พื้นหลังการวิจัย
Metamaterials ขัดแตะเชื่อมต่อกันเป็นเทคโนโลยีที่เกิดขึ้นใหม่ที่ส่งกำลังและ จำกัด การเคลื่อนไหวระหว่างวัตถุใกล้เคียงผ่านชุดของโครงสร้างลักษณะการเชื่อมต่อกัน metamaterials lattices ประสานทั่วไปมักจะอยู่ในการออกแบบและต้องการแรงภายนอกในการสร้างหรือทำลายการเชื่อมต่อ อย่างไรก็ตามด้วยการบูรณาการโลหะผสมหน่วยความจำรูปร่างโดยเฉพาะอย่างยิ่งโลหะผสมนิกเกิล-ตินิเนียมทีมนักวิจัยที่ Texas A&M University ประสบความสำเร็จในการรับรู้การเชื่อมต่อที่เชื่อมต่อกันอย่างต่อเนื่องซึ่งสามารถเปิดหรือปิดได้โดยอัตโนมัติที่อุณหภูมิที่เฉพาะเจาะจง
วิธีการวิจัย
●ทีมวิจัยออกแบบและประดิษฐ์การกำหนดค่าที่แตกต่างกันสองแบบของการเชื่อมต่อกันของอาร์เรย์อาร์เรย์โดยใช้ผง Ni-Ti ใกล้เคียงกับอัตราส่วนไอโซซัสโดมและผงเลเซอร์ผงฟิวชั่น (L-PBF) เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ
●เพื่อให้แน่ใจว่าคุณภาพของชิ้นส่วนที่ตีพิมพ์ทีมวิจัยได้ปฏิบัติตามกรอบการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการอย่างเป็นระบบเริ่มต้นด้วยการทดลองแบบแทร็กเดี่ยวการสร้างแบบจำลองการวิเคราะห์ทีละขั้นตอนและในที่สุดก็สร้างแผนที่ความเป็นไปได้ของการพิมพ์
●นอกจากนี้ทีมวิจัยยังใช้การวิเคราะห์องค์ประกอบไฟไนต์ (FEA) เพื่อทำนายค่าความเครียดที่เกิดขึ้นในระหว่างรอบการเชื่อมต่อการเชื่อมต่อ
จากการทดสอบทางกลไกเทอร์โมพบว่าชุดประกอบการเชื่อมต่อของขัดแตะที่เตรียมไว้นั้นมีแรงล็อคที่สูงมากในรัฐที่เข้าร่วมพร้อมกับการกู้คืนรูปร่างเต็มรูปแบบและความเสถียรของวัฏจักรที่ดี ความแม่นยำของการทำนาย FEA ได้รับการตรวจสอบเพิ่มเติมโดยความสัมพันธ์ของภาพดิจิตอล (DIC) การวิเคราะห์ด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบออปติคัลแสดงให้เห็นว่าชิ้นส่วนที่พิมพ์ออกมานั้นปราศจากข้อบกพร่องอย่างแท้จริงด้วยความหนาแน่นมากกว่า 99.9%ซึ่งบ่งชี้ว่าเทคโนโลยี L-PBF สามารถประดิษฐ์ Ni-Ti อัลลอยด์ที่มีคุณภาพสูงได้อย่างมีประสิทธิภาพ
(b) โมเดล 3 มิติของการออกแบบ PG ที่ประดิษฐ์ขึ้นโดยใช้โลหะผสม Nitinol ที่ใกล้เคียงกันใกล้เคียงกัน
(c) การสร้างแบบจำลอง 3 มิติและการจำลองของโครงสร้างหน่วยการออกแบบ Extended Anchor (EA) ที่มีความเครียดเทียบเท่า
(D) การสร้างแบบจำลอง 3 มิติของการออกแบบ EA โดยใช้การพิมพ์ 3D Powding Ni-Ti Powder 3D
โอกาสในการใช้งาน
เทคโนโลยีใหม่นี้ไม่เพียง แต่ช่วยปรับปรุงความแข็งแกร่งในการเชื่อมต่อและความมั่นคงของส่วนประกอบโครงสร้าง แต่ยังมีความเป็นไปได้ใหม่สำหรับการออกแบบโครงสร้างที่ชาญฉลาดและปรับตัวได้ ตัวอย่างเช่นในการบินและอวกาศสามารถใช้การเชื่อมต่อกันของสารขัดแตะที่ใช้งานอยู่ในการออกแบบส่วนประกอบยานพาหนะที่กำหนดค่าใหม่ได้ ในหุ่นยนต์มันสามารถให้ข้อต่อที่ยืดหยุ่นและปรับตัวได้มากขึ้น และในอุปกรณ์ชีวการแพทย์สามารถปรับสถานะของการปลูกถ่ายและอวัยวะเทียมตามการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิของร่างกายและการเคลื่อนไหวของร่างกายจึงให้การรักษาที่ดีขึ้นสำหรับผู้ป่วย
