中山大學吳嘉寧團隊AFM：利用去局部變形機制增強的雙穩態張拉整體可重復吸能超材料

鋼鐵俠 3周前 (09-02) 1857瀏覽

一、 【導讀】?

力學超材料作為超材料的一種經典類型，其特點是是通過精巧的結構設計而展現出不同于傳統材料的優異性能。它們為減緩沖擊和吸收能量提供了創新的解決方案，尤其為現實生活中沖擊集中在局部區域的場景提供了新的應對策略。然而，現有的吸能材料往往在可重復使用性或能量吸收能力方面存在不足。比如，高能量吸收材料由于其能量耗散機制的限制，通常只能單次使用，而可重復使用的材料則由于局部變形導致僅有部分材料參與吸能，從而限制了整體的能量吸收能力。如何實現吸能能力與可重復使用性的同步提升，是目前研究的重點之一。

二、【成果掠影】

近日，中山大學吳嘉寧、吳志剛團隊聯合北京航空航天大學潘飛團隊以Delocalized deformation enhanced reusable energy absorption metamaterials based on bistable tensegrity為題，在材料科學領域頂刊《Advanced Functional Materials》上發表。中山大學博士研究生楊昊以及大連理工大學博士后張捷為文章的共同第一作者，中山大學吳志剛教授，北京航空航天大學潘飛副教授，中山大學吳嘉寧副教授為共同通訊。該研究得到了國家自然科學基金面上項目等資助。

?三、【核心創新點】

該研究創造性的構建了一種基于去局部變形機制的雙穩態張拉整體可重復吸能超材料，該超材料以具有卓越的可重復使用性雙穩態張拉整體單元為基礎，并且通過特定的張拉整體連接策略構建而成。當單個加載節點受到局部沖擊時，所有雙穩態單元的彈性元件會同步伸展以吸收能量，展現出“牽一發而動全身”的沖擊響應特性，并顯著提升了能量吸收能力。本研究提出的超材料在經過10,000次循環后，能量吸收能力達到26.4 kJ/（kg-m2），在能量吸收能力和可重復使用性方面，相較其他吸能材料分別提升了約2個數量級。

?四、【數據概覽】