磁力超材料革命！可重組結構開啟生醫與軟體機器人新紀元

西班牙馬德里卡洛斯三世大學(UC3M)與哈佛大學的科學家們近期取得重大突破，成功在不改變材料成分的情況下，透過實驗證實能重新程式設計具有磁性的創新人工材料——也就是所謂的「超材料」的機械與結構特性。這項技術將為生醫領域和軟體機器人等產業帶來革命性發展。

這項發表於《先進材料》期刊的研究詳細說明如何利用分散在結構中的柔性磁鐵來重新程式設計這些機械超材料。研究團隊成員Daniel García-González解釋：「我們的創新之處在於將小型柔性磁鐵整合到可旋轉的菱形矩陣中，只需改變這些磁鐵的分佈或施加外部磁場，就能調整結構的剛性和能量吸收能力。這賦予了傳統材料或自然界中不存在的獨特特性。」

這項突破性進展為可重組機械結構的開發邁出重要一步，在機器人、衝擊防護和航太工程等領域具有廣泛應用潛力。研究人員指出，這類超結構的應用幾乎是無限的。

另一位研究員Josué Aranda Ruiz補充說明：「從軟體機器人的衝擊防護結構和自適應元件，到外骨骼的智慧減震系統。在運動領域，可以透過調整鞋底內建元件的相互作用來改變運動鞋底的機械反應，使特定區域更柔軟或更堅硬，從而改善步行或跑步時的著地效果。」

研究團隊結合材料識別與特性分析，探討磁場方向對材料行為的影響。他們首先研究磁鐵的取向、殘餘磁化和剛性如何影響超材料的靜態和動態響應，證明仔細調整方向能顯著改變材料行為。接著分析將這些材料整合到更大結構中進行動態衝擊測試的效果。

研究成員Carlos Pérez-García強調：「透過調整磁鐵位置來調節磁相互作用，我們可以讓材料展現完全不同的行為特性。」這項技術在生醫領域也展現驚人潛力，例如可將這些結構匯入阻塞的血管，再施加外部磁場來擴張矩陣，達到疏通效果。

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