超轻晶格超材料

低密度高韧性

利用支柱屈曲致裂尖钝化，实现超低密度下反常增韧规律，突破比断裂韧性与相对密度的传统权衡。

ZeWen, Wang · Wu, Kaijin · 丁军 · 金建海 · Zhou, Ye · Min, Li · Yu, Yao · 何陵辉 · Song, Zhaoqiang · 倪勇

Advanced Materials 2025

技术优势

越轻反而越韧

在临界相对密度以下，比断裂能随密度降低而反常增大，打破了轻质与韧性之间的传统权衡。

裂尖自动钝化

超低密度下，裂纹尖端周围支柱发生离域屈曲转变，导致裂尖钝化，从而大幅耗散能量并提高韧性。

适应多种晶格

这种增韧机制在不同晶格、节点连接方式和组分材料中均存在，设计灵活性高。

设计空间可填补

通过利用支柱屈曲机制，可以在极低密度下获得极高比断裂韧性，填补材料性能设计空间的空白。

应用场景

• 轻量化结构：在不增重的前提下提高结构断裂韧性，用于航空航天等对重量敏感的场景。
• 抗冲击防护：利用屈曲机制耗散冲击能量，吸收更多能量而不破裂。
• 多孔材料：在极高孔隙率下保持韧性，适用于轻质多孔缓冲材料。
• 机械超材料：为设计超轻高韧超材料提供新的屈曲增韧机制。