2026/04/09
圖文引用自：www.techritual.com
研究人員從蝴蝶翅膀中獲取靈感，創造出一種輕量化格子結構，具備卓越的強度、抗衝擊性及能量吸收能力。這種超輕材料是由日本仙台的東北大學研究人員，與中國湖北的武漢理工大學同事合作開發的。團隊模擬了昆蟲翅膀的脈絡幾何結構，建造了一種蝴蝶形狀的以體心立方格子架構，這不僅能最小化應力，還能提高對極端力量的抵抗能力。研究人員希望，這種高度韌性的結構能夠整合進未來的飛機，並用於抗震基礎設施，以提高整體安全性。
受到蝴蝶翅膀均勻應力分佈的啟發，科學家們提出了一種基於蝴蝶啟發的體心立方（BCCB）拓撲的新型各向異性格子設計。為了進行這項研究，團隊採取了獨特的方法。他們並未改變基材本身，這是一個資源密集的過程，而是專注於結構拓撲，以控制剛度、強度、變形行為及失效抗性。在實驗室測試和有限元計算機模擬中，這種新型格子顯著優於傳統設計。在準靜態壓縮和動態衝擊加載下，它展現出更高的彈性模量、增加的平臺應力及卓越的能量吸收能力。
研究人員強調，實驗和數值模擬被用來研究格子結構的靜態和動態機械行為。數位影像相關技術（DIC）被用來分析格子結構中的應力分佈。簡單來說，這種結構不僅更有效地抵抗力，還能有效管理這些力量在其內部的傳播。特別是新設計的格子展現出顯著較高的彈性模量、平臺應力及能量吸收性能。更重要的是，當受到衝擊時，結構能有效地通過X形變形路徑重新分配應力，類似於蝴蝶展翅。它抑制了局部崩潰並延遲了災難性失效。…
