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LLNL研究人员将逻辑门与3D打印技术结合,开发出具备感知能力的材料
2019-02-26


    [据3ders网站2019年2月21日报道]    逻辑门是计算机的基础元件,通过它可执行各种类型的数学运算,这些操作使手机、计算机、游戏机等设备的所有计算成为可能。劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的研究人员通过将逻辑门与3D打印技术相结合,开发了具备感知能力的材料,以应对周围环境的变化,即使是会破坏电子元器件的极端环境,如高辐射、高温高压等。

    像乐高积木一样,这些3D打印的逻辑门可嵌入任何类型的结构材料中,并在无需电力的情况下,通过编程改变物理形状来对周围环境做出反应。首席研究员Andy Pascal表示,将逻辑门嵌入到材料中,可使材料感知周围的环境。这是一种具有了反应能力的材料,我们?#30772;?#20026;“有知觉的”材料,它可对温度、压力等环境作出复杂反应,而且是超智能的,能够以可控、精准的方式响应。研究人员表示,机械逻辑门可用于发送到像火星等恶劣环境的火星车上,?#37096;?#29992;于容?#29366;?#27585;电?#30001;?#22791;的核脉冲或电磁脉冲中应用的低功耗计算机上。这些装置同样可以用于收集核反应?#30740;?#24687;的机器人设备上,且可隐藏在任何类型的结构中。

    LLNL的研究人员设计了一种类似开关的可弯曲门,弯曲部位被链接在?#40644;穡?#24403;受到刺激时,可触发一系列装置用来执行机械逻辑计算而无需外部电源。门自身由于产生位移而工作,通过传感器接受外部二进制信号,如受压力脉冲或光纤电缆脉冲并执行逻辑计算。结果会转化为移动,并在所有逻辑门上产生多米诺骨牌效应,从而改变设备的物理形?#30784;?br>
    LLNL的研究人员同来自加州大学洛杉矶?#20013;#║CLA)的参与人员对旧技术进行了新的改进,利用3D技术打印了机械逻辑门。研究人员表示,传统的机械逻辑门在实际应用中有很大的局限性,经常会遇到奇特的结构设计而无法组装。通过研究利用3D打印技术制作柔性元件,在元件中增加位移逻辑装置,可改变逻辑结构的组合方式。同时,弯曲部位的作用可使结构预先编程和存储信息,而无需辅助的能量流,使其非常?#35270;?#20110;高辐射、高温高压环境。这些元件被大量放入材料中,可在难以获取数据的地方获得读数。

    在加州大学洛杉矶?#20013;#?#21069;LLNL博士后研究员Jonathan Hopkins使用了一种称为双光子立体光刻3D打印工艺尝试制作一组亚微米级逻辑门,其中激光扫描光固化液体聚合物,在激光照射的地方进行固化和硬化。Hopkins表示,结构?#22351;?#34987;打印出来,可使用不同的激光器将其变形到位,这些激光器可用作光学镊子并驱动开关。这是一种革命性的新方法,可以在微观尺度上制造这些具备感知能力的材料。(北方科技信息研究所 王召阳)

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