文章來源：中國科學(xué)材料

負(fù)泊松比超材料由于其優(yōu)異的力學(xué)性能，包括優(yōu)異的抗剪切性能、抗沖擊性能、抗斷裂性能、吸能隔振等，在個體防護和抗沖擊、減振吸能等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價值，從而引起了科學(xué)家和工程師們極大的研究興趣。大多數(shù)傳統(tǒng)的負(fù)泊松比超材料通?；趩卧w的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計，這類超材料通常不可避免地面臨著由其復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),特別是內(nèi)凹多邊形結(jié)構(gòu)，所帶來的設(shè)計、制備難題。迄今為止，盡管許多研究人員致力于開發(fā)新的負(fù)泊松比超結(jié)構(gòu)和材料，但很少有研究能明確指出負(fù)泊松比超材料的設(shè)計指南或工作流程，更多的研究是基于研究人員的設(shè)計靈感和對特定胞元結(jié)構(gòu)的計算機輔助優(yōu)化。

近日，北京航空航天大學(xué)劉明杰教授等人在Science China Materials發(fā)表概念論文，提出了一種受自然啟發(fā)的負(fù)泊松比超材料設(shè)計策略，利用天然多孔材料所具有的獨特雙梯度結(jié)構(gòu)，例如以松質(zhì)骨和向日葵莖髓心作為生物模型，通過在多孔結(jié)構(gòu)中引入雙梯度變化即可得到負(fù)泊松比效應(yīng)，從而制備負(fù)泊松比超材料。

這種受自然啟發(fā)的負(fù)泊松比超材料設(shè)計思路具有一定的普適性，可以擴展到具有常見凸多邊形胞元的多孔結(jié)構(gòu)中，基本胞元結(jié)構(gòu)并不局限于特定的內(nèi)凹多邊形等常見的用來構(gòu)造負(fù)泊松比超材料的結(jié)構(gòu)和形狀。

文章信息

Xu Y., Shi W., Liu M. Dual-gradient structure of natural cellular materials for the design of auxetic metamaterials. Sci. China Mater. (2023).
https://doi.org/10.1007/s40843-023-2509-8