مواد ميكانيكية فائقة بخواص فيزيائية

يُعَدّ التعقد البنيوي للمواد الفائقة غير محدود، ولكن الواقع أنّ غالبية التصميمات تشكِّل أبنية غير دورية تؤدي إلى مواد ذات سمات متجانسة مكانيًّا، حيث تشمل التطبيقات المتقدمة بالروبوتات اللينة، والأطراف الصناعية، والتقنيات القابلة للارتداء وظائف ميكانيكية مُحْكَمة مكانيًّا، وتتطلب أبنية غير دورية. ومع ذلك.. يؤدي التطبيق البسيط لهذه الدرجة من التعقيد الهيكلي إلى إحباط هندسي (حيث لا يمكن للقيود المحلية أن تكون مرضية في كل الحالات)، وهو ما يؤدي إلى إعاقة تماسك العملية، ويعوق وظيفتها. يقوم الباحثون بتقديم استراتيجية توافقية لتصميم غير دوري، خالٍ من الإحباط لمواد ميكانيكية فائقة تُظْهِر وظائف مُحْكَمة مكانيًّا. نَفَّذ الباحثون تلك الاستراتيجية باستخدام لَبِنَات بناء مكعبة ـ "فوكسل" ـ تتشوه بشكل متباين الخواص، وهي قاعدة تَرَاصّ محلية، تسمح بتغيرات شكلية تعاونية، من خلال ضمان أن تتلاءم لَبِنَات البناء المشوهة مع بعضها البعض، كما هو الحال في لغز "البازل" ثلاثي الأبعاد، والطباعة ثلاثية الأبعاد. تُظْهِر هذه المواد الفائقة غير الدورية ترتيبًا مجسمًا طويل المدى، حيث يفرض النسيج السطحي المرقط ثنائي الأبعاد ترتيب "فوكسل" الداخلي ثلاثي الأبعاد. كما تعمل أيضًا بمثابة متغيرات شكلية قابلة للبرمجة، حيث تتحول إلى أشكال معقدة مكانيًّا عند الضغط أحاديّ المحور، ولكنها قابلة للتنبؤ والتصميم. وأخيرًا، فإن استجابتها الميكانيكية للضغط من قِبَل سطح مركّب تكشف عن قدرتها على أداء تحليل نمطي واستشعاري. ولذلك.. فإن التصميم الاندماجي يفتح طريقًا جديدًا في اتجاه المواد الفائقة ميكانيكيًّا ذات الوظائف شبه الآلية والترتيب غير المعتاد.