“可编程材料”床垫只需按下一个按钮就能改变形状

研究人员称，一种新型“可编程”材料可以在按下按钮后改变形状，从而提高卧床病人的舒适度，并有助于预防褥疮。

德国弗劳恩霍夫卓越可编程材料集群(CPM)正在开发新材料，可用于床垫或其他应用。

研究人员说，可编程材料通过按下按钮，以可控和可逆的方式改变其特性，独立适应新的条件。

这种材料用于床垫，可以帮助卧床不起、无法移动或翻身的人，通过改变它们的形状和机械特性，以不同的方式支撑身体。而不是把高压放在身体的一部分，支撑层可以更均匀地分布在更大的区域。床上放置压力的区域可以自动变得更柔软、更有弹性，而护理人员也可以调整符合人体工程学的躺姿，以最适合患者。

弗劳恩霍夫CPM的Heiko博士Andrä说，有两个关键因素可以调整材料的形状和刚度。“基础材料——床垫的热塑性聚合物，以及其他应用的金属合金，包括形状记忆合金——更具体地说，是微观结构。这些超材料的微观结构是由小梁和薄壳等结构元素组成的单元胞组成的。”

在弗劳恩霍夫CPM开发的可编程材料中的细胞是可变的，但可以精确定义。这种编程意味着，对特定位置的压力可能会导致床垫其他区域的特定变化，例如增加接触面的大小，并为身体的某些区域提供最佳支撑。

上图:硬度和形状可以通过对薄膜进行图案化来调整。下图:不同高度的堆叠箔允许创建可编程材料

形状的变化和材料反应的刺激——机械应力、热、湿气甚至电场或磁场——是由初始材料的选择和它的微观结构决定的。

“可编程材料允许(你)根据特定的应用或人来调整产品，使它们比以前更具多功能。因此，它们不需要经常更换，”弗劳恩霍夫CPM的弗兰兹卡·温茨说。“在节约材料和可持续发展的背景下，这一点特别有趣。”

研究人员说，最终，一块材料可以取代整个传感器、调节器和执行器系统。弗劳恩霍夫的目标是通过将更多的功能集成到材料中并减少材料的多样性来降低系统的复杂性。

与行业伙伴的初步试点项目也在进行中。研究小组希望可编程材料最初可以作为现有系统中组件的替代品，或者用于特殊应用，如医用床垫、舒适椅子、可变阻尼鞋底和防护服。

他们说，最终，这种材料可以“无处不在——从医药和体育用品到软机器人，甚至太空研究”。

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