双支柱径轻质超材料

刚度能调近七倍

通过双支柱直径优化，在低体积分数下同时实现弹性模量宽范围可调、高比能量吸收与抗冲击性能，突破单一拓扑的多功能设计限制。

Li, Zhitong · 陈照波 · Dou, Zhancheng · Ze, Ma · Xuanyang, Jiang · Zhao, Runchao · 张翔

Thin-Walled Structures 2026

参数信息

PRST弹性模量调控范围

0.58–4.12 GPa

IRST弹性模量调控范围

0.66–2.21 GPa

PRST动态比能量吸收提升

56.2 %

IRST动态比能量吸收提升

67.5 %

PRST静态能量吸收提升

40 %

IRST静态能量吸收提升

102 %

技术优势

刚度大范围可调

通过双支柱直径设计，在低体积分数下实现弹性模量从0.58到4.12 GPa的连续调节，适合不同刚度需求。

动态吸能显著提升

调节支柱直径可使动态比吸能提升56.2%（PRST）和67.5%（IRST），适合抗冲击应用。

静态吸能能力翻倍

静态能量吸收分别提升40%（PRST）和102%（IRST），结构承载与吸能协同优化。

拓扑主导变形机制

PRST和IRST分别呈现拉伸主导和弯曲主导的力学行为，拓扑特征决定不同应变下的吸能响应机制。

应用场景

• 抗冲击防护结构：动态比吸能提升56.2%-67.5%，抗冲击变形机制可调。
• 轻质夹芯板：低体积分数下模量可调0.58-4.12 GPa，适合作为轻质芯材。
• 航空结构件：兼具承载与吸能，拉伸/弯曲主导行为可按需设计。
• 吸能缓冲件：静态吸能提升40%-102%，应变响应机制随拓扑变化。