變形材料崛起閱讀答案

　　展望未來，一套能解釋柔性固體扭曲時所表現出行為的新規則已呼之欲出。研究人員看到了一個將損壞轉變成功能的全新境界。貝爾托蒂和她的熱情擁護者都相信，極端力學的前景極為光明，遠不只是工程師的玩具那麼簡單。以下是小編為大家精心準備的：，歡迎參考閱讀!

　　《變形材料崛起》文章閱讀：

　　機械不穩定性通常是工程師儘量試圖避免的一個問題。這種不穩定性可以迅速導致結構損壞：負重支架的坍塌，鋼板平面的變形，或金屬外殼的扭曲。結構損壞會帶來災難性的後果，比如美國在“二戰”中製造的萬噸貨輪“自由輪”在海上航行時便因結構損壞而解體。對彎曲結構的數學分析過於複雜，該領域研究在19世紀中已經中止，因為利用當時的方法根本看不到解決問題的希望。

　　然而，在過去五年左右的時間裡，新一代物理學家和工程師已經開始接受不穩定性。這些研究人員受到幾何學和非線性數學最新進展的啟發，從而取得他們的前輩們無法企及的成果。例如，他們已經提出了一種理論，來解釋白菜葉和撕裂的塑料垃圾袋為什麼出現波紋;計算了織物和紙張褶皺的模式;解釋了脊椎動物胚胎中內臟紋路的生長方式。在實際應用方面，柔性聚合物和有機矽材料的廣泛應用也一直是啟發研究人員靈感的源泉，特別是智慧手機柔性而又結實的外殼材料。這類材料使得電子產品、機器人、工具、車輛在徹底變形後，仍有可能恢復原貌。

　　來自哈佛大學的工程師貝爾托蒂在2012年3月美國物理學會***APS***的波士頓會議上，向人們展示了她在一家玩具店的發現：投影在螢幕上的“霍伯曼O形扭球”，看起來就像是一個彩色塑料鍊形成的中空足球。然而，只需簡單扭曲這個球，讓塑料鏈絞合，就可以使其塌陷成一個比原來小很多的球體，而向相反方向扭曲，又可以使它擴張回原來的大小。貝爾托蒂說，在這個玩具的啟發下，她的團隊創造出一種球形裝置，利用機械不穩定性而不是鏈的絞合，來塌陷和擴張，完成與“霍伯曼O形扭球”相似的變形過程。貝爾托蒂解釋說，困難在於弄清楚一種結構到底需要什麼樣的不穩定性，才能表現出所期望的行為，為此，必須精心設計球形裝置的“軟點”。

　　阿默斯特大學的物理學家桑坦格羅表示，他和他的同事們正致力於通過對計算機程式的完善來完成對材料的摺疊。研究人員預測，可以通過一個完全自動化的過程，按照計算機生成的不穩定模式來刻寫二維薄片，然後通過一個平穩、協調的操作過程將其準確摺疊。麻省理工學院的工程師、“極端力學運動”帶頭人之一里斯的實驗室則正同貝爾托蒂等人合作，他們的目標之一是編譯一個模型辭典：在特定刺激下，多面體模型將以可預測的方式出現褶皺、彎曲、延伸、塌陷、膨脹等行為。這些模型都以帶孔洞的球殼為基礎，孔洞周圍的連線物帶有精心設計的軟點，在受到壓力時會褶皺彎曲。理論上，可以將這些可變形的多面體製成各種尺寸，小至奈米尺寸的給藥小球，大至田徑場可伸縮的屋頂。此外，能擠壓成類似章魚狀而通過微小空間的機器人、能擴張成帳篷的揹包，以及能像筆一樣捲起來別在耳後的手機都變得可以想象。展望未來，一套能解釋柔性固體扭曲時所表現出行為的新規則已呼之欲出。研究人員看到了一個將損壞轉變成功能的全新境界。貝爾托蒂和她的熱情擁護者都相信，極端力學的前景極為光明，遠不只是工程師的玩具那麼簡單。

　　***本文系據《變形材料崛起》一文改寫而成，原文載《環球科學》2012年10月號***

　　《變形材料崛起》閱讀題：

　　小題1:下列關於“機械不穩定性”的表述，正確的一項是 A.過去，“機械不穩定性”勢必導致結構的迅速損壞，甚至帶來災難性的後果，因而工程師們通常都試圖儘量避免它。

　　B.近年，“機械不穩定性”與過去迥異的新性質隨著科學的進展被物理學家和工程師們發現，因而大家開始接受它。

　　C.利用“機械不穩定性”，可以使物體出現褶皺、彎曲、延伸、塌陷、膨脹等改變，科學家們已經掌握了發生改變的新規則。

　　D.把握“機械不穩定性”導致物質改變的規律，需要進行復雜的數學分析，在這些方面，今天已取得了許多新的進展。

　　小題2:關於極端力學的研究成果，下列表述與原文吻合的一項是[0.60] A.發明了“霍伯曼O形扭球”，它可以經扭曲塌陷成一個比原來小很多的球體，向相反方向扭曲，它又可以擴張回原來的大小。

　　B.發現了柔性聚合物和有機矽材料，這類材料使得電子產品、機器人、工具、車輛在徹底變形後，仍有可能恢復原貌。

　　C.發現了球形裝置的“軟點”這一關鍵，如對其進行精心設計，就可能使結構表現出人們期望的行為，從而編譯出一個模型辭典。

　　D.將損壞轉變成功能的全新境界已經出現，因為已經有了智慧手機柔性而結實的外殼材料，還將出現奈米尺寸的給藥小球和田徑場可伸縮的屋頂。

　　小題3:下面對原文文意的理解與概括，不恰當的一項是 A.美國在“二戰”中製造的萬噸貨輪“自由輪”在海上航行時解體，是結構損壞而導致的災難性後果之一，而且當時無法對其進行深度解析。

　　B.從白菜葉和撕裂的塑料垃圾袋出現的波紋，到脊椎動物胚胎中內臟紋路的生長方式，這些都可以從不穩定性的理論中得到解釋。

　　C.通過對計算機程式的完善，可以完成材料摺疊的完全自動化的過程，但目前其中的一個遺憾，是計算機生成的模式仍不穩定。

　　D.能擠壓成類似章魚狀通過微小空間的機器人、能擴張成帳篷的揹包，以及能捲起來別在耳後的手機，都可能在不久的將來成為現實。

　　《變形材料崛起》閱讀題答案：

　　小題1:D

　　試題分析：A錯在“勢必導致”，將實然判斷改變為必然判斷，原文說的是“可以迅速導致”;B錯在“與過去迥異的新性質”，過去的性質依然存在且依然起作用，只不過人們對它的研究已經深化;C錯在“已經掌握了發生改變的新規則”，原文為“新規則已呼之欲出”。

　　小題2:C

　　試題分析：A“霍伯曼O形扭球”只是一款玩具，它用塑料鏈絞合而不是利用機械不穩定性;B原文說“柔性聚合物和有機矽材料的廣泛應用也一直是啟發研究人員靈感的源泉”，所以它同樣只是研究者的借鑑物件而並非研究成果;D錯在“已經出現”，原文說的是“看到了”，而並不是在事實上已經做到。

　　小題3:C

　　試題分析：原文沒有關於“計算機生成的不穩定模式”是一個缺憾的表述，原文所說的“不穩定模式”指的是利用“機械不穩定性”的模式，並不是說計算機的效能不穩定，原文還說到可以有“一個平穩、協調的操作過程”。