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“躍動殼”無需外力即可定時起跳
2025/06/04 20:40 來源：科技日報 閱讀：1.2萬
美國北卡羅來納州立大學研究人員開發(fā)出一種“躍動結構”，可在無需計算機或外部刺激的情況下,，在預設時間自動跳起,。這種“躍動殼”（metashell）何時起跳,、跳多高,，完全由材料結構本身決定。相關研究于2日發(fā)表在《美國國家科學院院刊》上,。
有些結構,，比如被釋放的彈簧，在移除壓力后會立刻跳起,。但研究人員想創(chuàng)造一種不依賴外部刺激,，且可以提前設定起跳時間的結構。
此次設計的躍動殼能在數(shù)秒至數(shù)十小時內(nèi),，按設定的“時鐘”自動跳起,。這種新型結構由聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）構成，呈球形,，由復雜的晶格樣式連接在一起,。這種結構能最大限度地提高其能量儲存能力。
這項設計利用了PET的黏彈特性,。當對躍動殼施加壓力時,，它會被壓縮變形。當壓力移除后,，它不會立即恢復原狀,，而是緩慢“蠕變”回球形，直到達到一個臨界點,，然后瞬間釋放能量,，彈射至空中，完成跳躍,。
值得注意的是,，躍動殼的受力持續(xù)時間越長，結構達到臨界點所需的時間也越長,。
研究人員表示,，這項技術的最終效果是，人們可以通過調(diào)整施加壓力的時間,，精確設定躍動殼的跳躍時間,，同時也能控制其跳躍的高度，因為受力時間越長,，跳得越低,。
在測試中，研究人員成功實現(xiàn)了從3秒到58小時的預定跳躍時間,。躍動殼的起跳高度最高可達自身高度的9倍,，也可以低至自身高度的二分之一,，具體取決于預設的跳躍延遲時間。這意味著這種結構不僅可以“定時起跳”,，還能“按需跳高”,。
團隊還測試了躍動殼在多種表面的跳躍能力，如硬地,、沙地,、雪地和水面，即使在-15℃的低溫環(huán)境中也能穩(wěn)定跳躍,。此外,，他們受到自然界種子爆裂傳播過程的啟發(fā)，還能使躍動殼像鳳仙花種子那樣彈射出去,。實驗顯示,，一種直徑100毫米的躍動殼，成功將“種子”分散到1.5米范圍,。
研究人員表示,，這種無需外力、具備定時控制能力的結構,，未來在環(huán)境監(jiān)測,、生物標志物投放、軟體機器人等場景均有應用潛力,。（記者張佳欣）