中山大学吴嘉宁团队AFM：利用去局部变形机制增强的双稳态张拉整体可重复吸能超材料

钢铁侠 6天前 927浏览

一、【导读】

力学超材料作为超材料的一种经典类型，其特点是是通过精巧的结构设计而展现出不同于传统材料的优异性能。它们为减缓冲击和吸收能量提供了创新的解决方案，尤其为现实生活中冲击集中在局部区域的场景提供了新的应对策略。然而，现有的吸能材料往往在可重复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机制的限制，通常只能单次使用，而可重复使用的材料则由于局部变形导致仅有部分材料参与吸能，从而限制了整体的能量吸收能力。如何实现吸能能力与可重复使用性的同步提升，是目前研究的重点之一。

二、【成果掠影】

近日，中山大学吴嘉宁、吴志刚团队联合北京航空航天大学潘飞团队以Delocalized deformation enhanced reusable energy absorption metamaterials based on bistable tensegrity为题，在材料科学领域顶刊《Advanced Functional Materials》上发表。中山大学博士研究生杨昊以及大连理工大学博士后张捷为文章的共同第一作者，中山大学吴志刚教授，北京航空航天大学潘飞副教授，中山大学吴嘉宁副教授为共同通讯。该研究得到了国家自然科学基金面上项目等资助。

三、【核心创新点】

该研究创造性的构建了一种基于去局部变形机制的双稳态张拉整体可重复吸能超材料，该超材料以具有卓越的可重复使用性双稳态张拉整体单元为基础，并且通过特定的张拉整体连接策略构建而成。当单个加载节点受到局部冲击时，所有双稳态单元的弹性元件会同步伸展以吸收能量，展现出“牵一发而动全身”的冲击响应特性，并显著提升了能量吸收能力。本研究提出的超材料在经过10,000次循环后，能量吸收能力达到26.4 kJ/（kg-m²），在能量吸收能力和可重复使用性方面，相较其他吸能材料分别提升了约2个数量级。

四、【数据概览】