来自密歇根州立大学的一个研究团队,正在让一种智能材料更加智能。这个团队获得了国家科学基金会的一系列资助,正在对一种叫作二氧化钒(VO2)的物质进行操作,使这种材料的大小达到肉眼几乎看不见的程度。
发起这项研究工作的电器和计算机工程副教授尼尔森·塞普尔韦达说,“我的研究团队正在对小型设备和系统上的集成智能材料进行研究。”
最近,密歇根州立大学工程学院的研究人员,和南达科他州矿业技术学院的同事一起工作,通过在天线中集成这种材料来推广VO2的应用,这使得天线的性能更加优化。
这个物质经历了一个固体——固体的相变过程,这意味着它仍然是固体(而不是变成液体或气体)。换句话说,在室温下材料是固体,但当你稍微加热它,它就成为具有截然不同特性的另一种类型的固体。
这种改变形状的能力,在通信领域是特别有用的。具体来说,它可以用于无线电和手机天线中,使得用户能够通过同一个天线来切换频带。
“一个很好的例子是军事上的应用,” 塞普尔韦达说。“如果你正在用一个频道通信,突然敌人侵入并占用了这个频道,那么你必须赶紧关闭这个频道因为它已经对你构成威胁了。现在这样做就很容易了。我们已经证实这项技术是有效的,这个令人激动的研究成果很快就可以应用了。”
这种聪明的智能材料的另一个实际用途是健康和医学领域。
“一旦这项技术被完善,这种材料就可用于精确度要求高的手术中,帮助医生精确地定位病灶位置,” 塞普尔韦达说。
VO2的优点是很容易发生相态变化而且是可逆的。通常情况下,相态变化包括极端的温度变化,在许多情况下,相变是不可逆的。此外,这个材料还有记忆。
“这就是它的迷人之处,” 塞普尔韦达说。“它是唯一能够在接近室温的条件下发生相态变化的智能材料。”