上海交大王浩伟教授团队提出超高比吸能失效模式可控铝合金3D打印仿生多层级增材制造结构

在曲面设计结构中，球状镂空结构具有较为明显的应力平台期与优异塑性性能，通常被广泛设计填充于防护装备当中作为能量吸收的理想结构。然而，当前航空航天工业对更为轻质化的防护装备有着越来越高的需求，现有的球形镂空结构具有设计灵活度不高，失效模式不可控，曲面设计空间未被充分利用等不足。随着增材制造技术引领的制造业革命赋予了结构设计越来越高的自由度，设计失效模式可控、更为轻质化、吸能能力更为优异的新一代结构迫在眉睫。

据此，来自上海交通大学材料科学与工程学院王浩伟教授团队的研究人员，基于蜂窝的高能量吸收结构设计了具有仿生表面微结构的多层级球形点阵结构，并基于实验数据对不同微结构拓扑类型与密度的仿生元胞建立了设计参数与力学性能的模型。基于该模型，研究人员进一步提出了结构失效模式控制设计策略，将逐层失效与晶界强化设计成功实现于该结构当中。相关结构的比吸能相较于同等密度的轻质材料具有近72%的提升。

相关研究成果以题目为：“Additively manufactured high-energy-absorption metamaterials with artificial engineered distribution of bio-inspired hierarchical microstructures”的论文在复合材料领域高水平期刊Composites Part B: Engineering上发表，博士生高振洋为第一作者，王洪泽副教授和吴一副研究员为共同通讯作者，共同作者还包括孙华助理研究员，博士生孙腾腾，英国伦敦大学学院Chu Lun Alex Leung教授和王浩伟讲席教授。