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仿生结构设计提高抗冲击性和能量吸收
日本东北大学和武汉大学的研究团队开发了一种轻质的蝴蝶晶格结构，具有卓越的机械强度，在航空航天和抗震基础设施方面具有广阔的应用前景。
来源:Scientific Inquirer精致的蝴蝶为新型轻质晶格结构提供了灵感，该结构还通过先进的结构设计增强了机械强度、抗冲击性和能量吸收能力。东北大学和武汉理工大学的一个合作研究小组开发了这种坚固而轻如蝴蝶的材料，希望有一天将其用于飞机或抗震基础设施。
受蝴蝶翅膀均匀分布应力的静脉几何形状的启发，研究人员设计了一种蝴蝶形状的体心立方晶格架构。该研究展示了结构拓扑如何从根本上决定刚度、强度、变形行为和抗破坏能力，而不是依赖于基础材料本身的变化（这可能是一项艰巨的任务）。
机械测试和有限元模拟表明，新结构在准静态压缩和动态冲击载荷下均明显优于传统晶格设计。特别是，新设计的晶格表现出明显更高的弹性模量、平台应力和能量吸收性能。在冲击条件下，该结构通过X形变形路径（像蝴蝶展开翅膀）有效地重新分布应力，抑制局部倒塌并延缓灾难性破坏。
“这种结构机制特别引人注目，因为大多数轻质晶格材料无法承受局部屈曲或冲击等力，”东北大学的埃里克建峰陈评论道。 “相比之下，我们的设计对突然的机械负载表现出更大的抵抗力。”
研究结果于 2026 年 1 月 27 日发表在《国际机械科学杂志》上。该出版物在东北大学 2025 财年开放获取促进支持计划的支持下实现开放获取。