ai换脸 中大筹算力学超材料，比同类材料吸能技艺和重用性提高2个数目级

吸能材料主要分为单次使用和可近似使用两种类型。现阶段ai换脸，能量接收技艺与近似使用之间存在一种自然的矛盾。

具体来说：

单次使用的材料吸能技艺好，如金属蜂窝结构和金属泡沫，它们在单次冲击下进展出色，但频频只可一次使用，无法知足近似使用的需求。

另一类是可近似使用的吸能材料，它们诚然知足近似使用的需求，但其毛病是吸能技艺比一次性材料低 1 到 2 个量级。

为责罚上述挑战，中山大学课题组建议了一种讹诈双稳态和张拉举座结构的新式力学超材料，杀青了材料高效的吸能技艺和可近似使用的脾性。

日前，干系论文以《基于双稳态张拉举座结构的非局域变形增强型可近似使用能量接收超材料》（Delocalized Deformation Enhanced Reusable Energy Absorption Metamaterials Based on Bistable Tensegrity）为题发表在 Advanced Functional Materials[1]。

中山大学博士生杨昊、张捷是共同第一作家，中山大学吴嘉宁副教育、北京航空航天大学潘飞副教育和中山大学吴志刚教育担任共同通信作家。

图丨干系论文（源流：Advanced Functional Materials）

决策东谈主员着重到，在大型客机碰到鸟撞击时，只须撞击点隔邻区域径直参与了能量接收和回击冲击的历程，而飞机的其他部位并未受到影响。

这一风物启发了他们，粗略不错筹算一种材料，使其统共部分王人参与到吸能的历程中，以此普及材料的能量接收性能。基于这一理念，他们讹诈张拉举座结构的应力自均衡脾性筹算了一种新式力学超材料。

该材料在捕蝇草的稳态切换活动中摄取灵感，通过小巧的结构筹算，在保持材料的弹性形变阶段杀青显耀的大变形，确保了其在不发生断裂和塑性变形的情况下能够被反复使用，从而大大提高了材料的耐用性。

该课题组在传统张拉举座材料的基础上，引入了仿生学理念和双稳态结构，让材料的可近似高效吸能成为可能。

张拉举座结构的特质在于，其能够杀青去局部变形机制。通过选拔一种调动的“贯穿计策”，通盘超材料均能杀青去局部变形。

由于变形前后通过预编程设定的两种通晓态处于不同的能量等第，结构在两个情状间的切换则伴跟着能量接收与开释。与之对比的是，传统的张拉是通晓结构，并不会出现双稳态。

比起传统张拉构建的超材料，这项时代的上风在于，它不错让超材料具有可近似使用脾性，同期保留了张拉举座结构的去布局变形脾性，让统共单位王人参与到能量接收中，从而更灵验地叮嘱点状的调解冲击。

图丨双稳态张拉整膂力学超材料结构程序（源流：Advanced Functional Materials）

为详情材料的性能恶果，决策东谈主员将该材料与可近似使用的材料进行对比。

驱逐表示，前者在可近似实用性和性能技艺方面比后者逾越 2 个数目级，能量接收可达到 26.4kJ/(kg·m²)。尤其是在经过 1 万次轮回测试后，结构也未发生剖判毁伤，举座吸能技艺也仅镌汰了 8%。

而传统力学超材料频频履历数次压缩后就无法普通使用了，况兼双稳态材料约莫在百次以内也会失效。

此外，该材料在叮嘱调解冲击时进展出优异的能量接收系统恶果，能够在小面积加载点触发下，同步促进包括数个基本单位同步接收能量（论文中展示数目为 36 个），特出了传统可近似使用材料的进展。

“基于这些进展，咱们不错认定，这种材料在弹性变形阶段叮嘱点状冲击的吸能技艺确切不错比好意思金属泡沫通过塑性变形杀青的吸能恶果。”杨昊说。

图丨力学超材料的抗冲击性能评估（源流：Advanced Functional Materials）

在天外界限，张拉举座结构因其独到的上风也曾被世俗应用于天线和航天器等竖立。现在，该团队所开采的新式超材料有望进一步彭胀它的应用范围，相等是在零件制造和航空航天界限，举例火箭和月球着陆器等竖立。

需要了解的是，这种新式超材料主要由三类元件组成：3D 打印的 L 型构件、绳子和弹簧。

据决策东谈主员预测，趋附网状结构，通过将现存的树脂材料或普通绳子替换为更得今日外环境的材料后，这种超材料还有望用于柔性拿获天外垃圾。

杨昊讲明说谈：“由于天外垃圾的大小和神情辨认，它们可能会撞击到网状结构的淘气部位。而这种搭载组合的神秘之处在于，岂论天外垃圾撞击在何处，王人能触发通盘结构变形与的能量接收温顺冲恶果，杀青更轻柔的拿获恶果的同期还能近似使用。”

谈及这种材料的资本，他暗示，这些元件基本是商场中通用的零件，并莫得很高的资本。要是用增材制造的形势进行大界限分娩，不错弃取价钱更低的 3D 打印时代，或弃取注塑的形势制备这种材料。

图丨杨昊（左）与吴嘉宁（源流：杨昊）

双稳态构型因其在新动力材料界限具有应用远景而备受关爱，因此该课题组将在以下三个标的开展探索：

当先，将该构型应用于自妥当机器东谈主握手的筹算，以探索基于此制备的握手是否能够杀青灵通和关闭情状之间的快速切换，杀青双稳态甘休恶果。

其次，将讹诈双稳态构型的自然二进制脾性——类似于数字 0 和 1 的情状，探索其在机械计较界限的应用后劲，即通过结构或材料的形势进行逻辑运算和信息存储。

临了，针对超材料现在仅能杀青“并联”恶果的局限性，决策东谈主员但愿对力学弧线进行可控编程，通过“串并联”的趋附，杀青超材料能量接收技艺的定制化。这些探索将为双稳态构型超材料的应用开辟更多的可能性。

参考贵府：

1.Hao Yang， Jie Zhang， Ji Wang， Jinbo Hu， Zhigang Wu， Fei Pan， Jianing Wu .Delocalized Deformation Enhanced Reusable Energy Absorption Metamaterials Based on Bistable Tensegrity. Advanced Functional Materials(2024). https://doi.org/10.1002/adfm.202410217

排版：刘雅坤ai换脸