磁性超材料結構調整能改變特性

西班牙馬德里卡洛斯三世大學與美國哈佛大學聯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學、軟體機器人等領域帶來更多創新應用。相關研究成果發表于最近的《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）。研究團隊創造性地將微型柔性磁體排列成旋轉的菱形陣列，通過動態調整磁體分布或施加外部磁場，可使磁性超材料整體展現出可調控的剛度與能量吸收能力。這種“變形金剛”般的特性，此前從未在傳統材料中出現。

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

團隊表示，傳統材料研發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”，實現沖擊吸收的自動調節；在運動鞋底植入這類材料后，其能像“會思考”的彈簧，動態調整各區域軟硬度，從而實現更高的跑步效能；在醫療應用領域，這些“磁性精靈”可在磁場引導下疏通血管。（記者劉霞）

【總編輯圈點】

通過簡單改變“內部排列”或施加“外部力量”，即可實現材料力學特性的動態調控，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化性能的傳統，轉而通過幾何構型和磁相互作用來實現功能重構，開創了一種全新的材料設計范式。這不僅降低了新材料開發的成本和復雜性，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的重要基礎。