裂纹偏转晶格超材料

仿沉淀强化抗失效

通过仿金属沉淀强化机制，在应力集中处嵌入强化单元，将初始失效路径偏转，避免整体垮塌。

Tong, Shuai · 马志超 · Zhang, Wei-Wei · Li, Yicheng · Li, Chaofan · 赵宏伟

Small 2024

技术优势

不再整体垮塌

应力集中处的强化单元迫使裂纹扩展路径发生偏转，材料由单一裂纹贯穿的脆性破坏转为多点局部损伤的渐进失效。

设计自由度更高

通过多尺度分级设计，可以按需定制强化单元的分布与尺寸，获得系列化力学性能，实现材料性能的可编程。

应用场景

• 轻质抗冲击结构：把撞击能量分散到多处局部损伤，而不是单点穿透式破坏，提升结构抗冲击冗余度。
• 仿生机械超材料：借鉴金属晶体析出强化原理，提供一种新的仿生力学超材料设计范式，不限于模仿生物结构。
• 增材制造点阵：利用增材制造逐点成形能力，在应力集中处精确放置强化单元，实现传统制造难以完成的内部异质结构。