MIT研究团队推出一种可模块化的三维打印构件,称为 bifur‑circuits。这些构件在被压缩、拉伸或旋转形成任意形状时,内部的导电通路仍保持完整,从而实现无需外部线缆的自感知功能。核心原理是机械分叉(mechanical bifurcation):当块体围绕枢轴旋转至临界角度时,结构会突然切换到更稳定的配置,并激活相邻块之间的独特电路。
该系统基于auxetic机械超材料——受拉时会变宽的结构单元。通过在单元内部嵌入柔性导电材料,研究者克服了柔韧性与导电效率之间的矛盾,并在压缩超过10,000次后仍保持电连接不衰减。
为了简化设计流程,团队开发了一个用户友好的建模与仿真工具。该软件可自动生成多材料3D打印指令,一次成形出完整的可重构装置。实验展示包括:
- 一把可从椅子变为茶几并具备存储空间的家具,形态变化时会向电子显示屏发送当前几何信息;
- 一个形状感知的游戏控制器,根据不同配置启动对应的游戏。
bifur‑circuits的潜在应用涵盖交互式康复设备、可变形软体机器人抓手以及在自然灾害后能够自适应环境的可重构庇护所。未来工作将探索更多超材料形状、增强交互能力,并尝试构建能够实现任意形态且结构稳定的机械积木。
点评:bifur‑circuits将几何可编程性与电气连续性巧妙结合,为硬件智能化提供了全新思路,具备广阔的跨领域应用前景。