异质层级镶嵌超材料

刚度强度吸能一律涨超1/3

用折纸-晶格镶嵌消除打印缺陷和应力集中，一种设计就能覆盖宽域机械性能空间。

Wu, Jiacheng · Fan, Yang · Cuiping, Bai · 闵峻英 · Zhenhua, Song · 范华林

Virtual and Physical Prototyping 2025

参数信息

比刚度

>35 %

比强度

>35 %

比吸能

>35 %

技术优势

打印缺陷被消除

微CT验证激光粉末床熔融打印样件内部无明显缺陷，解决了传统金属点阵增材制造易引入制造缺陷的问题。

应力集中被缓解

晶格镶嵌减轻了折纸材料压溃过程中的应力集中，使机械性能更均匀。

性能空间可拓宽

利用层级特性，可通过组合不同晶格与折纸类型进一步拓宽和改善机械性能空间。

应用场景

• 轻质抗冲击结构：用更高比吸能的结构吸收冲击能量，实现轻量化与抗冲击兼顾。
• 航天器缓冲结构：利用可设计的层级结构提供缓冲，同时减轻航天器结构重量。
• 导弹级间段吸能结构：以无缺陷打印的高吸能结构替代传统级间段吸能件，提升可靠性。
• 机械超材料设计：提供一种可拓展的异质层级镶嵌设计范式，加速新超材料开发。