不同幾何基元組成的超材料具有不同的性質(zhì)。與線、平面和表面的基本幾何形狀相對應(yīng)，基于梁、板和殼的晶格超材料在許多方面具有優(yōu)點。為了充分利用每種結(jié)構(gòu)原型的優(yōu)勢，來自清華大學(xué)的杜建鑌教授和廣東石油化工學(xué)院的李祖宇教授等人研究出了一種多層策略和拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)來設(shè)計晶格超材料。
文章要點：
1) 該研究證實，在多層策略的框架下，設(shè)計空間被擴(kuò)大和多樣化，設(shè)計自由度增加，并且，拓?fù)鋬?yōu)化可用于在更大和多樣化的設(shè)計空間中探索更好的設(shè)計，梁板殼組合超材料自動從優(yōu)化中脫穎而出，實現(xiàn)超高剛度，得益于高剛度特點，優(yōu)化結(jié)果的能量吸收性能在幾何變形下也得到了顯著改善；
2) 此外，該研究表明，多層策略和拓?fù)鋬?yōu)化還可以為晶格設(shè)計帶來一系列可調(diào)的尺寸，這有助于實現(xiàn)所需的機(jī)械性能，如各向同性彈性和功能分級材料性能，以及在聲學(xué)調(diào)諧、靜電屏蔽和流場調(diào)諧方面的卓越性能，通過多層策略和拓?fù)鋬?yōu)化，可以設(shè)計出一系列具有前所未有性能的合成和復(fù)合超材料。
參考資料：
Liu, Y., Wang, Y., Ren, H. et al. Ultrastiff metamaterials generated through a multilayer strategy and topology optimization. Nat. Commun. (2024).
DOI：10.1038/s41467-024-47089-8
https://doi.org/10.1038/s41467-024-47089-8
