通过剪切堵塞在软复合固体中实现的机械非互易性编程

《Nature Materials》：Mechanical non-reciprocity programmed by shear jamming in soft composite solids

机械非互易性可通过剪切粘滞转变在软复合材料中实现，调控包含接触网络和弹性矩阵的相互作用，获得可调各向异性非互易响应。结合磁响应调控，实现动态非互易运动控制，突破软材料运动传输对称性限制，为智能机械系统提供新方法。

　　

摘要

机械非互易性表现为对相反机械刺激的不对称响应，传统上是通过超材料中的复杂结构非线性实现的。然而，尽管具有在波导、机器人技术和自适应材料等应用中的潜力，固有的非互易性连续介质仍鲜有研究。在这里，我们利用颗粒物理中的剪切堵塞转变机制，在软质复合固体中实现了非互易性。通过控制填料接触网络与基体弹性之间的相互作用，我们实现了剪切和正常机械响应的可调谐、方向依赖的不对称性。除了静态状态外，我们还通过结合响应性磁场与剪切堵塞系统的各向异性特性，展示了可编程的非互易动态行为。这种方法使得对运动传输的时空不对称控制成为可能，这在软材料中一直是极具挑战性的任务。我们的工作为设计非互易性材料提供了一种策略，将颗粒物理与软材料工程相结合，以实现机械智能系统所需的功能。