新闻网讯（通讯员 高杰 肖蜜）10月7日，我校高亮教授团队在材料领域顶级期刊“Materials Science and Engineering: R: Reports”（影响因子31.0，年收录文章仅20余篇）上在线发表了题为“Rational designs of Mechanical Metamaterials: Formulations, Architectures, Tessellations and Prospects（机械超材料理性设计：模型、构型、分布与展望）”的最新研究成果。我校航空航天学院讲师高杰为论文第一作者，机械学院高亮教授、肖蜜教授为论文共同通讯作者。合作单位有澳大利亚悉尼大学Yiu-Wing Mai教授、德国魏玛包豪斯大学Timon Rabczuk教授、新加坡国立大学闫文韬教授、北京理工大学李营教授、我校周小强副教授、哈尔滨工业大学杨志强副教授与武汉理工大学曹晓飞副教授。

机械超材料是一类通过人为设计材料微尺度构型而获取特殊性能的结构材料，拥有自然常规材料不具备的特殊力学性能，是超材料的重要分支之一。因具备高强度、高韧性、低密度与超轻质等优异性能，机械超材料在现代工程装备中广泛应用。众所周知，机械超材料的优异性能主要源于其组成微结构的拓扑构型及宏观分布，而非材料的本构属性。如何以机械超材料的优异力学性能为目标，驱动机械超材料微尺度拓扑构型设计并获得其在宏观结构内的合理分布，建立机械超材料的理性设计范式，受到了学术界的广泛关注与讨论，已成为机械超材料领域的研究热点。

科研团队系统总结与梳理了机械超材料理性设计的研究进展，介绍了正向和逆向两类设计范式，以及对应的具有超轻质、负泊松比、负压缩性、手性等特殊性能的机械超材料，阐述了机械超材料的本构模型、微尺度构型、局部分布与宏观拓扑四类设计要素；凝练了机械超材料理性设计的四大目标：unique structures designed for unique functions, unique micro unit cells placed in unique locations, unique micro unit cells designed for unique properties和unique micro unit cells evaluated by unique mechanisms；探讨了材料微结构设计与多尺度并行设计的研究现状，围绕优化设计模型的有效性，我校学者对机械超材料设计方向的研究兴趣，进一步促进机械超材料设计研究领域的发展。

图1机械超材料理性设计

图2机械超材料四类设计要素：本构模型、微尺度构型、局部分布与宏观拓扑

图3机械超材料逆向设计：材料微结构设计与多尺度并行设计

图4机械超材料设计研究展望

上述工作得到了国家自然科学基金（52105255）、国家重点研发计划课题（2020YFB1708304）、腾讯新基石科学基金会所设立的科学探索奖和武汉市曙光计划的资助。

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927796X23000414