美國科羅拉多大學博爾德分校（University of Colorado Boulder）的研究人員正開發一種新型「糾纏材料」（entangled materials），靈感來自辦公室訂書針糾結成團的驚人強度。這種材料類似鳥巢或刺球，其強度源自幾何互鎖，而非化學鍵結，同時能透過針對性振動瞬間轉變為鬆散狀態。「我們多年來一直探索積木和幾何結構的概念，但最近才開始研究互鎖、糾纏粒子，」領導先進材料與生物啟發實驗室的Francois Barthelat教授表示。
「我們對這些系統能提供的特性組合感到興奮，並相信這項技術有潛力朝多個方向發展，」Barthelat補充。
握持幾何與振動應用
这项研究聚焦「糾纏」（entanglement）機制，模仿鳥巢和骨礦物等自然結構，創造超強人工材料。粒子形狀至關重要。相較光滑易滑的沙粒，特殊幾何形狀讓個別粒子物理互纏，形成無需黏合劑的機械鎖定，提供結構完整性。「以沙子為例，它表面光滑且凸形，粒間無法互鎖，」博士生Youhan Sohn指出。「但若改變沙粒形狀，就能大幅影響其行為和機械特性，包括與其他粒子的連結能力，」Sohn解釋。
研究利用蒙地卡羅模擬（Monte Carlo simulations）分析粒子幾何，發現「雙腿」訂書針形狀提供最有效機械互鎖。這些U形粒子不會鬆散堆疊，而是鉤織成頑強整體，物理測試顯示其兼具拉伸強度和優異韌性。 這種材料的真正威力在於對振動的反應。傳統材料如混凝土橋樑永久固定，直至摧毀。但Barthelat的糾纏粒子具可逆組裝能力，透過振動模式精準控制。輕柔頻率可鎖定成剛性結構，強烈振動則完全解開。
「這是種奇異材料，不像液體，但也不完全是固體，為工程帶來新穎可能性，」Barthelat說。處理這些糾纏粒子感覺新奇而遙遠。 糾纏材料有利可持續性和先進科技，尤其土木工程與機器人領域。可讓橋樑等大型結構「解壓縮」回收，而非拆除，支持循環經濟。另可推進群體機器人（swarm robotics），讓小型機器互鎖成工具，之後解開穿越狹窄空間，類似電影科幻變形能力。
「就像《魔鬼終結者2》中的液態金屬T-1000，能變形溜門再重組成人，」Barthelat補充。研究團隊正測試仿高握植物刺球的多腿粒子形狀，追求更強糾纏。研究刊登於《應用物理期刊》（Journal of Applied Physics）。
