庆熙大学开发出对磁场有响应的智能材料

by Choi Youngchan

Published 04 Sep.2025 15:01(KST)

实现可自发改变性质的新材料

庆熙大学4日表示，该校新材料工程系研究团队的研究员Jung Guyun，与韩国电气研究院（KERI）Seol Seungkwon博士研究团队合作，利用磁场开发出一种可实时精密调控刚性的机械超材料。

研究示意图。利用磁场以三维方式编程三阶段刚性状态，从而能够在宽广范围内实时、快速且精确地调节刚性。庆熙大学提供

此次成果已于上月28日发表在材料科学领域的国际权威学术期刊《Advanced Materials》上。

近年来，在下一代产业领域中，能够自我改变物理、化学特性的智能材料（intelligent materials）需求不断增加。然而，既有材料具有固定特性，在柔性和精密功能实现方面存在局限。

为此，研究团队从肌肉收缩的基本单位“肌节（sarcomere）”的结构和工作原理中获得灵感，开发出一种可根据外部磁场，从柔软、富有弹性的状态快速转换为坚硬、牢固状态的超材料。

该超材料可实现软－中－硬三阶段刚性调控（三元编程，ternary programming），相比原有的二元（开/关）方式，具有更高的精度和更快的响应速度。

在本次研究中，研究团队利用由钕磁性颗粒（NdFeB）与高弹性高分子SIS（Styrene-Isoprene-Styrene）混合而成的墨水，通过4D打印方式制作出结构体。

制备出的磁性刚度调控超材料（MTSM）可在约0.1秒内对磁场作出响应，实现最大超过390%的刚性调控范围。进一步将其扩展为三维阵列后，还可根据磁场的方向和强度，控制多层次的刚性模式。

为将机械超材料与实际应用案例相结合，研究团队演示了刚性可随磁场变化的“智能车轮（wheel system）”。该车轮在崎岖地形上会柔软变形以跨越障碍，在平坦路面上则保持坚硬，从而实现稳定行驶。

Park教授表示：“本研究不仅仅停留在简单的可变形材料层面，而是为发展成为能够根据外部刺激自主编程其机械特性的真正‘智能材料（Intelligent Materials）’奠定了基础。”

本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。