可调机械性能的自展开收缩绳复合材料

近期活性材料与制造技术的进展，使可循环自展开复合材料的功能空间得到扩展。然而，设计具备自部署后可持续调节机械性能的复合材料仍是挑战，且此需求导向其重要性。鼓仿生推拉木偶，我们提出一种高效设计策略，以实现可逆自展开复合材料，具备可调后部署刚度与阻尼。该复合材料由通过带匹配锥形凹凸界面珠子的收缩执行器构成，链状结构中珠子相互穿纱。松弛网络可适应任意形状，但一旦受力，便自组装成预设配置，珠子聚集。进一步收缩执行器可通过珠子颗粒压实，动态调节装配的机械性能，同时保持整体结构基本不变。我们表明，部署后此类复合材料在弯曲支配配置下展现显著可调性：可使刚度增大超过 35 倍，阻尼性能提升超 50%。通过系统分析发现，珠子锥角可引入几何非线性，对自展开性与可调性具有主要影响。本工作为实现可逆自展开、轻量化且可调的复合材料提供了路径，潜在应用于柔性机器人、可重构建筑与空间工程。