金属含羞草：金属玻璃仿生3D屈曲结构

近日，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心极端条件物理重点实验室白海洋研究员指导博士后李金凤等利用激光图案化技术诱导平行条纹的结晶，不仅设计了金属玻璃的3D屈曲结构，还实现了磁力控制Fe基金属玻璃含羞草仿生3D结构的形状变换。该研究试验发现，Fe基金属玻璃仿生3D屈曲结构具有可变、可逆和可控的特点。在弹性极限内，Fe基金属玻璃3D屈曲结构的形状变换由外部磁力控制可重复开合。这种仿生3D结构可被磁力控制连续开合至少20000次，表面没有明显疲劳裂痕。研究团队利用能量最低原理解释了金属玻璃仿生3D屈曲结构的形成机制；利用磁光克尔显微镜观察金属玻璃区磁畴分布，分析了金属玻璃晶体复合结构内应力状态；还发现弯曲结构的曲率半径由结晶条纹和玻璃条纹的线宽比控制，总结出制造金属玻璃仿生3D结构的形成条件。

该研究工作采用一步成型、快速和可扩展的激光图案化方法设计制造金属玻璃3D屈曲结构。运用这种方法可改变材料不同部位的密度和/或模量，使具有适当尺寸错配的任何金属材料实现3D屈曲结构，这对开发金属玻璃的功能性应用具有重要的科学和技术意义，并对实现金属材料的3D屈曲结构具有启发和指导 意义。

相关研究成果以Metallic Mimosa pudica: A 3D biomimetic buckling structure made of metallic glasses为题发表在Science Advances上。上述研究工作得到了中科院战略性先导科技专项、国家自然科学基金、北京市科学技术委员会、国家重点研发计划和广东省自然科学基金等资助。下图为激光诱导仿生金属玻璃含羞草的3D屈曲结构展示。