应力引导分级TPMS超材料

刚度提升近95%

通过应力引导策略在低应力区填充次级TPMS单胞，同时提升力学承载与热响应调控能力。

79487785 · 79487786 · Liukui, Duan · 张李超 · Tang, Mingkai · Wang, Senlin

Engineering Science and Technology, an International Journal 2026

参数信息

弹性模量提升率

94.82 %

屈服强度提升率

72.6 %

CAD导出表面积密度提升率

247.56 %

技术优势

低应力区精准补强

利用应力图将次级TPMS单胞仅填充在低应力区域，避免浪费材料，同时为初级框架提供侧向支撑，抑制剪切带形成。

模量与强度大幅提升

最佳设计使弹性模量提升94.82%，屈服强度提升72.6%，且不增加全局体积分数。

热响应调控增强

分级填充显著提高表面积密度（+247.56%），复杂的多孔网络增强了隔热与散热的调控能力。

应用场景

• 航空航天轻质结构：兼顾轻量化与高承载，可用于飞行器结构件。
• 热管理组件：通过多孔网络调控隔热与散热，替代传统热管理部件。
• LPBF增材制造：设计可直接用于LPBF打印，实现复杂分级结构制造。
• 机械超材料：提供力学与热学协同设计的新范式，推动超材料应用。