颗粒型材料

从实用主义到象征意义，纺织品在某些最具挑战性又极其普遍的场景中发挥着重要作用，例如覆盖人体复杂动态几何形状。纺织品通过反复操作细长纤维构成具有涌现性质的结构。今天，这些古老的材料正被以新的视角审视，推动其几何结构被利用以工程化具有功能的软质材料。然而，由于其固有的柔软性，纺织品和其他顺应性材料通常无法承受压缩力。这一限制阻碍了软物质丰富的形变能力向需要承载能力更广泛研究领域的转移。本文引入 *颗粒化* 作为一种多功能平台，将数百年人类智慧编码于纺织品世界中的想法，与当前对智能可编程材料的需求相结合。通过将离散刚性单元，即 *颗粒*，纳入 various fiber-based assemblies 中，颗粒编织为 otherwise flaccid 的织物添加可调刚性，为纺织品成为承载结构的新机会。我们选取一种壳体状颗粒设计作为模型实验系统，并详尽描述其力学特性如何由摩擦、构件材料性质以及几何形状共同决定。该研究的根本表征表明了该类材料可能实现的复杂行为范围，启发了将软物质原理应用于最终需要刚性的领域，例如机器人和建筑学。