双模式仿生机械超材料

吸能可调5~14 J/g

采用深海绵骨针分区结构，实现变形区与承载区解耦，应力响应可按需编程。

Xi Hai, Ni · Zhu, Yifan · Xiaoyu, Wang · Han, Dong · 王源隆 · 殷国栋 · 孙蓓蓓 · Wei-Hsin, Liao · Gao, Qiang

International Journal of Mechanical Sciences 2025

参数信息

比能量吸收提升幅度

31.6 %

平均应力提升幅度

17.1 %

比能量吸收

5.24–13.75 J/g

平均应力

20.46–49.7 MPa

技术优势

吸能提升三成

相比传统内撑结构，比能量吸收提高31.6%，在同等重量下可吸收更多冲击能量。

应力响应可编程

通过几何参数调整，平均应力可在20.46–49.7 MPa范围内连续调节，实现定制化的力-位移曲线。

多工况适应

三点弯曲和斜向压缩测试表明结构能承受多种载荷形式，满足复杂服役环境。

应用场景

• 冲击防护结构：可调吸能特性用于定制冲击防护装置，如头盔内衬、车辆吸能盒。
• 航空航天轻质吸能：轻质高吸能比利于航空航天减重，同时满足复杂载荷下的能量耗散。
• 机械缓冲部件：可编程应力响应使缓冲部件能针对不同冲击强度优化力-位移特性。
• 智能建造结构：多模式力学行为可集成于智能建造构件，实现刚度与吸能的主动调节。