科技日報記者 劉霞

西班牙馬德里卡洛斯三世大學與美國哈佛大學聯(lián)合研究團隊通過實驗證實，只需調整內部磁體排列或施加外部磁場，就能改變磁性超材料的力學和結構特性。這一成果有望為生物醫(yī)學、軟體機器人等領域帶來更多創(chuàng)新應用。相關研究成果發(fā)表于最近的《先進材料》雜志。

超材料作為人工設計的智能材料，能夠實現(xiàn)自然界材料所不具備的超常物理性質（如負折射率、負磁導率等）。研究團隊創(chuàng)造性地將微型柔性磁體排列成旋轉的菱形陣列，通過動態(tài)調整磁體分布或施加外部磁場，可使磁性超材料整體展現(xiàn)出可調控的剛度與能量吸收能力。這種“變形金剛”般的特性，此前從未在傳統(tǒng)材料中出現(xiàn)。

在實驗中，研究團隊系統(tǒng)分析了磁體取向、剩磁特性及材料剛度間的細微關聯(lián)。他們發(fā)現(xiàn)：改變磁體排列方向，或精確調控磁體間距產(chǎn)生的相互作用，都能讓超材料展現(xiàn)出截然不同的特性。

團隊表示，傳統(tǒng)材料研發(fā)關注化學組成和微觀結構，而對于超材料，可以利用其內部幾何形狀和空間排列，賦予其新特性。這種通過幾何構型與空間排列實現(xiàn)性能調控的新范式，為可重構機械結構開辟了新領域。

從智能機器人到航天工程，從運動科技到醫(yī)療健康，磁性超材料具有廣泛的應用潛力。在軟體機器人領域，這種超材料可化身為“智能護甲”，實現(xiàn)沖擊吸收的自動調節(jié)；在運動鞋底植入這類材料后，其能像“會思考”的彈簧，動態(tài)調整各區(qū)域軟硬度，從而實現(xiàn)更高的跑步效能；在醫(yī)療應用領域，這些“磁性精靈”可在磁場引導下疏通血管。

總編輯圈點：

通過簡單改變“內部排列”或施加“外部力量”，即可實現(xiàn)材料力學特性的動態(tài)調控，這種“可編程材料”的理念，為多個高科技領域帶來了顛覆性思路。值得關注的是，這一技術突破了一般材料要依賴化學組分才能優(yōu)化性能的傳統(tǒng)，轉而通過幾何構型和磁相互作用來實現(xiàn)功能重構，開創(chuàng)了一種全新的材料設計范式。這不僅降低了新材料開發(fā)的成本和復雜性，也為實時、遠程調控材料性能提供了可能，更有望成為下一代柔性電子、可穿戴設備及智能結構系統(tǒng)的重要基礎。