在德克萨斯农工大学和桑迪亚国家实验室的合作中，研究人员显着改进了一种新的连接技术，即互锁超表面（ILM），与螺栓和粘合剂等传统技术相比，该技术旨在提高结构的强度和稳定性，使用形状记忆合金（SMA）。

ILM 提供了改变航空航天、机器人和生物医学设备制造中的机械接头设计的潜力。

德克萨斯农工大学材料科学与工程系教授兼系主任 Ibrahim Karaman 博士表示：“ILM 准备重新定义一系列应用的连接技术，就像几十年前 Velcro 所做的那样。”

“通过与 ILM 的原始开发商桑迪亚国家实验室合作，我们设计并制造了 ILM形状记忆合金。我们的研究表明，这些 ILM 可以根据需要选择性地脱离和重新接合，同时保持一致的接头强度和结构完整性。”

研究结果可见于材料与设计。

与乐高积木或尼龙搭扣类似，ILM 通过传递力和约束运动来连接两个物体。到目前为止，这种连接方法一直是被动的，需要用力进行接合。

使用 3D 打印，团队通过集成形状记忆合金 (SMA)（特别是镍钛）来设计和制造主动 ILM，这种合金可以通过改变温度而变形后恢复其原始形状。

通过温度变化控制连接技术为智能、自适应结构开辟了新的可能性，而不会损失强度或稳定性，并且增加了灵活性和功能性的选择。

“主动 ILM 有潜力彻底改变需要精确、可重复组装和拆卸的行业中的机械接头设计，”该研究所的研究生研究助理 Abdelrahman Elsayed 说道。材料科学和德克萨斯农工大学的工程系。

实际应用包括设计可重新配置的航空航天工程组件，其中零件必须多次组装和拆卸。主动ILM还可以为机器人增强功能提供灵活且适应性强的关节。在生物医学设备中，根据身体运动和温度调整植入物和假肢的能力可以为患者提供更好的选择。

目前的研究结果利用 SMA 的形状记忆效应，通过加热来恢复 ILM 的形状。研究人员希望在这些发现的基础上，利用 SMA 的超弹性效应来制造能够承受大变形并在非常高的应力水平下立即恢复的 ILM。

Karaman 表示：“我们预计，将 SMA 融入 ILM 将开启众多未来应用，但仍存在一些挑战。”

“在复杂的 3D 打印 ILM 中实现超弹性将能够实现结构刚度的局部控制，并有助于以高锁定力重新连接。此外，我们希望这项技术能够解决与极端环境中的连接技术相关的长期挑战。我们对变革潜力充满热情ILM 技术。”

其他贡献者包括 Wm Michael Barnes '64 工业与系统工程系副教授 Alaa Elwany 博士以及工业系统和系统工程系的博士生 Taresh Guleria工程部。

更多信息：Abdelrahman Elsayed 等人，由形状记忆合金实现的主动互锁超表面，材料与设计（2024）。DOI：10.1016/j.matdes.2024.113137