近日，中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心極端條件物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室白海洋研究員指導(dǎo)博士后李金鳳等利用激光圖案化技術(shù)誘導(dǎo)平行條紋的結(jié)晶，不僅設(shè)計(jì)了金屬玻璃的3D屈曲結(jié)構(gòu)，還實(shí)現(xiàn)了磁力控制Fe基金屬玻璃含羞草仿生3D結(jié)構(gòu)的形狀變換。該研究試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)e基金屬玻璃仿生3D屈曲結(jié)構(gòu)具有可變、可逆和可控的特點(diǎn)。在彈性極限內(nèi)，F(xiàn)e基金屬玻璃3D屈曲結(jié)構(gòu)的形狀變換由外部磁力控制可重復(fù)開合。這種仿生3D結(jié)構(gòu)可被磁力控制連續(xù)開合至少20000次，表面沒有明顯疲勞裂痕。研究團(tuán)隊(duì)利用能量最低原理解釋了金屬玻璃仿生3D屈曲結(jié)構(gòu)的形成機(jī)制；利用磁光克爾顯微鏡觀察金屬玻璃區(qū)磁疇分布，分析了金屬玻璃晶體復(fù)合結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)；還發(fā)現(xiàn)彎曲結(jié)構(gòu)的曲率半徑由結(jié)晶條紋和玻璃條紋的線寬比控制，總結(jié)出制造金屬玻璃仿生3D結(jié)構(gòu)的形成條件。

該研究工作采用一步成型、快速和可擴(kuò)展的激光圖案化方法設(shè)計(jì)制造金屬玻璃3D屈曲結(jié)構(gòu)。運(yùn)用這種方法可改變材料不同部位的密度和/或模量，使具有適當(dāng)尺寸錯(cuò)配的任何金屬材料實(shí)現(xiàn)3D屈曲結(jié)構(gòu)，這對開發(fā)金屬玻璃的功能性應(yīng)用具有重要的科學(xué)和技術(shù)意義，并對實(shí)現(xiàn)金屬材料的3D屈曲結(jié)構(gòu)具有啟發(fā)和指導(dǎo) 意義。

相關(guān)研究成果以Metallic Mimosa pudica: A 3D biomimetic buckling structure made of metallic glasses為題發(fā)表在Science Advances上。上述研究工作得到了中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)、國家自然科學(xué)基金、北京市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和廣東省自然科學(xué)基金等資助。下圖為激光誘導(dǎo)仿生金屬玻璃含羞草的3D屈曲結(jié)構(gòu)展示。