三维马蹄形软网络超材料

拉伸大扭转

通过生物启发的三维马蹄形微结构，在拉伸下出现大角度扭转并伴随负泊松比，可调J形应力-应变响应。

Zhou, Jingxuan · Chang, Jiahui · Xiaoning, Song · Li, Zhengyang · 张立元 · Hongbo, Li · Jie, Zhang · 阎东佳 · Zhang, Chuanzeng

Composites Part B: Engineering 2024

技术优势

拉伸伴随大扭转

三维马蹄形微结构和八面体晶格排布将拉伸变形转化为显著扭转，可直接用于需要拉扭耦合的场合。

出现负泊松比

在某些特征方向上，该超材料拉伸时横向反而膨胀，可增强贴合性和能量吸收。

J形曲线可调

通过改变为半椭圆或四分之一圆弧直节微结构，可在宽范围内调节J形应力-应变曲线，匹配不同生物组织的力学特征。

应用场景

• 柔性器件：利用拉扭耦合和负泊松比提升柔性器件与复杂曲面的贴合性。
• 电子皮肤：提供类似皮肤的J形力学响应，可在拉伸下保持性能。
• 生物材料与仿生学：仿生波纹微结构复现生物组织的非线性力学行为。