各向异性AlSi10Mg超材料

力学传质可协同

通过拓扑优化协调力学性能、能量吸收与传质特性的各向异性超材料，可实现梯度支架的局部性能调控。

Li, Zhitong · 陈照波 · Xiongbiao, Chen · Zhao, Runchao

Composite Structures 2024

参数信息

渗透率

2.34 – 3.44 × 10⁻⁷ m²

弹性模量

1.37 – 3.14 GPa

技术优势

力学与传质不再冲突

通过拓扑优化在给定孔隙率下同时获得所需弹性模量和渗透率，避免传统支架设计中顾此失彼。

局部性能可调

进一步设计梯度支架，使不同区域具有不同力学和传质特性，更接近天然组织的非均匀结构。

可推广至流体与传热

该性能解耦与协同设计方法可推广至流体和热传输领域，不止于组织工程。

应用场景

• 骨组织工程支架：梯度支架可模拟天然骨的非均匀力学与传质特性。
• 3D打印多孔植入体：通过拓扑优化定制孔隙率和渗透性，满足植入体个性化需求。
• 轻质吸能复合材料：在轻质的同时实现可调的力学性能与能量吸收能力。