具穩定記憶的可編程機械超材料問世

本文轉自【科技日報】；

科技日報北京4月19日電 （記者張夢然）何為材料界的革命？可編程的超材料應算其中。據英國《自然》期刊在線版日前發表的一項研究，瑞士科學家團隊研發一種可以寫入、存儲並讀取以機械形式編碼數據的技術。正如硬盤給計算機系統帶來的革命性鉅變，這種機械式編碼超材料將能讓柔性機器人、工程材料進入全新的發展階段，並將廣泛助力於需要遠程調製設備結構參數的領域。

數字存儲系統是計算機不可或缺的部分。我們熟悉的硬盤，就可用來寫入和讀取存儲於磁極中的數據，而磁元是硬盤的基單元，通過機電讀寫頭更改磁元的值就能寫入新數據；反過來也可以讀取磁元的值。在這樣的系統中，數據可以輕易地存儲卻又不會輕易的喪失，哪怕裝置幾年不通電，也不會丟失數據。

現在，瑞士洛桑聯邦理工學院機械工程學院的研究人員，依據此原理研發了一種機械式編碼的裝置，不過位元不是磁介質，而是一種執行離合動作的非穩態薄殼，通過極快速改變彎曲狀態，由一種穩態切換至另一穩態；同時，按二維陣列排列的機械位元能調整裝置的整體結構參數。

簡單來説，此次開發的是一種由機械式位元組成的新裝置，類似計算機硬盤裏的磁位元，但其不但可以輕易寫入、長久存儲並隨時讀取以機械形式編碼的數據，而且編碼所含信息可以用來調整裝置結構參數。

這是超材料領域的實用範例，一直以來，用超材料存儲和提取非易失性數據的目標都是“難以捉摸”的狀態。而此次成果為超材料工具集帶來了值得關注的擴展，對於廣大需要在運行中控制系統剛性和能量密度的工程應用具備重要應用潛力，同時，這一成果將能給超低功耗主動式超材料帶來新的設計方案。在下一步研究中，團隊將會讓該系統的36個位元轉化為3D結構並加以微型化以及規模化。

《自然》文章評價稱，該成果作為超材料遠程可編程裝置的早期實例，為未來直接處理數據、執行計算和學習的材料打開了一扇大門。

總編輯圈點

超材料，是一種自然界中並不存在的材料。人類對材料的幾何結構進行重新設計，賦予它們一些奇異的甚至超出想象的反常特質。它們的應用，能給信息技術、航空航天、能源等眾多領域帶來改變，並催生出新的產業。文中提到的超材料是一種可編程的材料。所謂可編程，就是遵循一套規則，通過改變“輸入”，就能改變“輸出”。超材料的功能可以根據需要重新編程，聽起來更加“腦洞大開”。這還是一項比較早期的成果，但為接下來更多的奇思妙想開啓了通路。