《自然》发表关于富含尺度的网络基超材料研究

富含尺度的超材料

2026年11月11日发表在《自然》（Nature）上的一项研究介绍了富含尺度的超材料，这是一种将网络异质性嵌入机械超材料的设计框架。作者包括Csaba Both、Andrew Yen-Jong Chen、Ting-Ting Gao、Niek Mooij、Mohammad Charara、Jayna Wadhwa、Carlos M. Portela和Albert-László Barabási。

该框架仅由两个参数控制，实现了连杆长度、厚度和连接性在数量级上的异质性。

特性

研究人员通过模拟和实验表明，富含尺度的超材料表现出传统单尺度系统无法实现的特性，包括：

• 高度可调谐的弹性各向异性
• 离域非线性变形，具有高能量吸收能力
• 在动态载荷下增强的能量耗散
• 可编程的弹性波控制

研究报告称，在不同密度下，弹性各向异性的可调范围为190倍。在40%的相对密度下，SR材料覆盖了密度-各向异性图上77%的可用区域。

实验实现

实验中实现的T = 500且相对密度为40%的SR超材料是通过两种3D打印技术制造的。槽光聚合3D打印技术用于制造由弹性-塑性聚合物树脂制成的厘米级样品，特征分辨率约为100微米。双光子光刻技术具有亚微米级的最小特征尺寸，用于填充率较低的情况。

重要意义

这种基于网络的框架建立了一个最小且通用的模型，用于工程化多功能材料，其机械行为直接源于尺度多样性，同时也为网络科学本身开辟了新的研究途径。

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来源（英文）

• nature.com: Scale-rich network-based metamaterials | Nature

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