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自然界中的許多輕質(zhì)生物材料同時具有多種優(yōu)異的力學(xué)性能，例如高模量、高強度、高斷裂韌性和損傷容限等。研究表明，這些生物材料優(yōu)異的力學(xué)性能與其多層級的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。近些年，多層級的設(shè)計策略被成功地應(yīng)用到三維力學(xué)超材料的構(gòu)筑設(shè)計和制備中，但是目前這些三維多層級力學(xué)超材料主要是采用桁架作為材料的基本單元。另一方面，在許多無法事先判斷載荷方向的應(yīng)用場景下，人們往往期望結(jié)構(gòu)材料具有各向同性，原因在于各向異性較強的結(jié)構(gòu)可能僅在某一方向或某些方向上承載能力較強，而在其他方向的載荷作用下則很容...

近年來，作為一種可調(diào)控波相位、極化方式、傳播模式的超薄聲學(xué)人工表面結(jié)構(gòu)，聲學(xué)超構(gòu)表面(Acousticmetasurfaces)可以實現(xiàn)許多新奇的波控功能，在吸聲降噪、醫(yī)學(xué)超聲、聲波器件、探測、通信等領(lǐng)域展現(xiàn)了廣闊的應(yīng)用前景。然而，絕大多數(shù)聲學(xué)超構(gòu)表面都面臨突出的窄帶和功能色散問題，且主動調(diào)控的手段也存在功能色散、低可靠性、高系統(tǒng)復(fù)雜度和高制造成本等諸多挑戰(zhàn)。更重要的是，可重構(gòu)超構(gòu)表面雖可保證離散頻率下波動功能，但不太可能適用于含多個頻率的寬帶入射波包。因此，從工程應(yīng)用的角度...

金魚藻具有獨。特的莖和葉的氣孔，其莖葉呈帶狀，寬度小于0.5mm，有利于在日照和空氣有限的情況下有效進行光合作用（圖1a-c）。此外，金魚藻莖葉上的氣孔不僅能與周圍環(huán)境交換氣體進行呼吸，還能阻止外界水流的流入，這對金魚藻在水下的生存至關(guān)重要。圖1.一種仿生功能開放細胞。(a)金魚藻。(b)金魚藻表面覆蓋著獨。特的氣孔。(c)金魚藻表面單氣孔示意圖。(d)利用PμSL3D打印技術(shù)制備仿生開孔細胞。受此啟發(fā)，湖南大學(xué)王兆龍副教授、段輝高教授與中科院理化所董智超研究員，東南大學(xué)陳永...

靈敏度高、線性傳感范圍寬的柔性壓力傳感器在機器人觸覺、健康監(jiān)測、可穿戴設(shè)備領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。構(gòu)筑微結(jié)構(gòu)可以提高傳感器的靈敏度，但由于軟材料在壓力作用下的結(jié)構(gòu)硬化問題使傳感器的響應(yīng)逐漸飽和，導(dǎo)致器件呈現(xiàn)較窄的傳感范圍和顯著的非線性響應(yīng)。針對這一問題，來自南方科技大學(xué)的郭傳飛教授團隊設(shè)計了由微穹頂陣列與帶有次級微柱的微穹頂（分級微穹頂）陣列而形成的一種分級互鎖結(jié)構(gòu)，有效提升界面結(jié)構(gòu)的可壓縮性，顯著降低結(jié)構(gòu)硬化，實現(xiàn)柔性壓力傳感器的高靈敏度（49.1kPa-1）、線性響應(yīng)（相關(guān)系數(shù)...

人們經(jīng)常向往能夠擁有魔法，以實現(xiàn)各種神奇的操作比如隔空操控、隔空取物，即在不主動觸碰某個物體的情況下，用類似意念的超能力操控物體移動，多用于神話科幻電影或小說。正所謂，科技來源于想象，想象力是推動人類走向物種最頂端的原動力。而當科技發(fā)展到一定程度時，這種對于超能力的向往、對神奇操作的想象有時也會成為現(xiàn)實。2022年8月26日，國際頂級期刊《自然·通訊》（NatureCommunications）報道了北京航空航天大學(xué)機械工程及自動化學(xué)院仿生機器人研究團隊文力課題組在軟體機器人...

近年來，作為一種可調(diào)控波相位、極化方式、傳播模式的超薄聲學(xué)人工表面結(jié)構(gòu)，聲學(xué)超構(gòu)表面(Acousticmetasurfaces)可以實現(xiàn)許多新奇的波控功能，在吸聲降噪、醫(yī)學(xué)超聲、聲波器件、探測、通信等領(lǐng)域展現(xiàn)了廣闊的應(yīng)用前景。然而，絕大多數(shù)聲學(xué)超構(gòu)表面都面臨突出的窄帶和功能色散問題，且主動調(diào)控的手段也存在功能色散、低可靠性、高系統(tǒng)復(fù)雜度和高制造成本等諸多挑戰(zhàn)。更重要的是，可重構(gòu)超構(gòu)表面雖可保證離散頻率下波動功能，但不太可能適用于含多個頻率的寬帶入射波包。因此，從工程應(yīng)用的角度...

億萬年的進化賦予了天然生物材料（如骨骼、樹木）極其精妙的多級、多尺度結(jié)構(gòu)。得益于此，即使其基本構(gòu)筑單元的種類有限且性能平平，此類生物材料仍表現(xiàn)出一系列優(yōu)異性能和復(fù)雜功能，因此也成為科研界開發(fā)具有卓。越性能及功能的*材料的靈感來源。隨著納米技術(shù)的發(fā)展，研究人員已通過自組裝、模板導(dǎo)向及3D打印等方法制備出了多種具有多級結(jié)構(gòu)的仿生材料。然而，對于多級結(jié)構(gòu)的控制往往局限于宏觀或微觀尺度范圍內(nèi)，而涵蓋納米到宏觀尺度的多級結(jié)構(gòu)的可控制備鮮有工具。近日，清華大學(xué)深圳國際研究生院丘陵副教授與...

負泊松比結(jié)構(gòu)材料是一種在受壓時表現(xiàn)為橫向收縮，在受拉時表現(xiàn)為橫向膨脹的有序多孔介質(zhì)。獨。特的變形特性賦予了負泊松比結(jié)構(gòu)材料諸多優(yōu)異的力學(xué)性能，如高剪切強度、高抗壓痕/抗沖擊性能、高抗斷裂性及能量吸收等。自從Lakes等人首。次報道負泊松比聚氨酯泡沫以來，眾多研究者都致力于開發(fā)新型負泊松比結(jié)構(gòu)材料并尋找其潛在應(yīng)用。內(nèi)凹蜂窩結(jié)構(gòu)是一種典型的二維負泊松比結(jié)構(gòu)材料，通過內(nèi)凹機制使材料呈現(xiàn)負泊松比效應(yīng)。然而，由于高孔隙率，其剛度遠低于組成材料的剛度。通過加入加強桿、制備負泊松比復(fù)合材料...