<p>上個學期，彼得&middot;威廉姆斯(Peter Williams)在學習2002(力學與材料II)時，贏得了一個高度約等于三根頭發(fā)寬度的獎杯。這位機械工程專業(yè)的大四學生并沒有因為這個微不足道的獎項而感到被虧了，相反，他認為這個獎項對于他和同學們被要求設計一種能夠承受壓縮的納米級材料的比賽來說是一個合適的獎項。</p> <p>&nbsp;</p> <p>設計挑戰(zhàn)代表了材料力學性能本科課程的創(chuàng)新部分。雖然2002課程傳統(tǒng)上包括經典的實驗室實驗，但卡洛斯&middot;波特拉教授希望給學生們一個在他們領域令人興奮的前沿領域的實際研究經驗。</p> <p>&nbsp;</p> <p>波特拉是麻省理工學院機械工程系達貝洛夫職業(yè)發(fā)展助理教授，她說:&ldquo;我們的目標不僅是讓學生接觸納米技術、納米力學和超材料的前沿概念，而且尤其要讓他們在這一經歷中處于&lsquo;駕駛座&rsquo;。&rdquo;&ldquo;我們相信，一個設計挑戰(zhàn)&mdash;&mdash;讓學生發(fā)明新的超材料3D設計，觀察和參與制造和表征過程，并與同齡人進行友好的競爭&mdash;&mdash;將實現這一目標。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>這項設計挑戰(zhàn)將學生們帶到了世界一流的麻省理工學院的實驗室。納米設施，環(huán)境如此微妙，所有進入的人都必須從頭到腳蓋好自己，試圖阻擋哪怕是最微小的灰塵。他們的任務很簡單:用一種材料設計出最抗壓縮的微觀立方體，這種材料可以接觸立方體的每一面，但只占立方體總體積的20%。這些材料是用3D打印機制造的，3D打印機用激光照射樹脂，制造出精確、高分辨率的結構。</p> <p>&nbsp;</p> <p>威廉姆斯說:&ldquo;我們能夠設計出微尺度的超材料(具有特定機械行為的材料)，并從中得出一些非常有趣的設計和發(fā)現。&rdquo;他補充說，他很欣賞研究&ldquo;真正的科學家目前正在提出的問題&rdquo;的經驗。</p> <p>&nbsp;</p> <p>在他的獲獎作品中，威廉姆斯依靠的是他在參加2.002之前學到的設計原則。他稱這是一種&ldquo;明確的獲勝方式&rdquo;，他將納米材料排列在一個看起來像垂直墻壁的二維剖面上。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;如果你有某種桁架結構，它不會像直接由下面的材料支撐的材料那樣好。你不能把同樣的材料對角線放置，并期望它同樣堅固。&rdquo;威廉姆斯說。&ldquo;我很擅長CAD，這是一個非常簡單的設計。更復雜的方法行不通。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>艾莉森&middot;金(Allison King)大四學生用六邊形設計了她的材料，六邊形也被認為能很好地承受壓縮。金的作品獲得了第二名，雖然她對自己沒有拿到這個幾乎看不見的獎杯感到有點失望，但她表示，能夠參加比賽，體驗麻省理工學院的生活，她感到非常興奮。納米實驗室。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;你走進實驗室，在那一刻你意識到，哇，麻省理工學院是一個非?？岬牡胤?。&rdquo;金說。&ldquo;人們現在就在你面前挑戰(zhàn)著工程學的極限。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>金說，當她的材料在壓縮過程中通過電子顯微鏡顯示在顯示器上時，她&ldquo;非常緊張&rdquo;。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;我喜歡機械工程的設計方面，喜歡檢驗假設。&rdquo;她說。&ldquo;所以，我們被賦予了很大的自由&mdash;&mdash;比如，&lsquo;嘿，去設計任何你想要的東西，看看它是否有效，&rsquo;&mdash;&mdash;實際上，我們使用了我們一直在學習的技能和培訓，看看我們是否真的能制造出產品。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>波特拉說，雖然設計挑戰(zhàn)對學生來說是有趣和令人興奮的，但他們參與的過程具有深遠的意義。他說，納米材料可以被創(chuàng)造出具有&ldquo;奇異的&rdquo;機械、熱、甚至電子特性。陶瓷可以被改造得像橡膠一樣，金屬可以被做得更堅固，玻璃可以變得非常耐用。納米結構還可以與光、聲音或電子相互作用。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;納米材料有潛力解決尚未解決的社會和工程挑戰(zhàn)，因為它們實現了現有材料無法實現的特性組合。大量生產具有納米結構的材料的能力可能會對各種領域產生影響。&rdquo;Portela說。&ldquo;使這些特性超越納米或微尺度將改變游戲規(guī)則。&rdquo;他說，并補充說，&ldquo;要達到這一點，我們還有很多艱苦的工作要做。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>對于威廉姆斯來說，2.002和設計挑戰(zhàn)可能會改變他個人的生活。目前他計劃畢業(yè)后在工業(yè)界工作，這段經歷讓他考慮回到學術界。</p> <p>&nbsp;</p> <p>他說:&ldquo;作為一名選修2.002課程的本科生，我能夠做非常研究生水平的研究，并使用非常高水平的設施。&rdquo;&ldquo;這讓我很興奮，因為我有可能回到研究領域。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <blockquote> <p>注：本文由院校官方新聞直譯，僅供參考，不代表指南者留學態(tài)度觀點。</p> </blockquote>