洞察
“把笨重的 3D 缓冲垫变成一张像布一样轻、可折叠、可反复用的 3D 打印‘智能网’，用 TPU+PLA 双材料 3D 打印“剪纸式”双稳态单元，批量成网。既能按编程逐级吸能又能一键复位，可切入汽车防撞、物流减震、运动防护、无人机回收等百亿级安全市场，并为高端吸能包材提供可循环替代方案。”
机械超材料具有可调刚度、大变形和多稳态特性，在能量吸收领域前景广阔。然而，三维结构往往笨重且难以制造，而传统的二维柔性安全防护网面临取舍困境：柔性网缺乏能量耗散能力，刚性网则笨重且不可重复使用。
“ 3D Science Valley 白皮书 图文解析
”
为解决这一问题，文中提出了一种基于热响应双稳态剪纸单元、通过双材料3D打印（采用热塑性聚氨酯TPU和聚乳酸PLA）构建的可编程多稳态超材料网络（metanet）。该超材料网络结合局部加热，实现了高能量吸收与可编程多步变形的统一。
Fig.1：多稳态超材料网络的设计概念与双模态功能
这项工作解决了现有吸能结构的关键局限性。传统二维安全防护网无论是柔性还是刚性，都无法完全满足能量吸收的设计标准，并且存在固有的性能折中问题。同时，三维吸能结构虽然有效，但面临安装复杂和笨重等挑战。通过利用多稳态特性，所提出的3D打印超材料网络克服了这些限制，实现了可重复使用性、大挠度、不可逆能量吸收以及可编程变形，使其成为下一代安全防护网极具前景的替代方案。
Fig. 2：不同几何构型超材料网络的力学响应
尽管具有诸多优势，目前的多稳态超材料网络仍存在一些挑战。可编程控制仍较复杂，由于电路设计限制难以实现单个单元的独立驱动，限制了变形控制的精度。此外，聚乳酸（PLA）在加热过程中储能模量的变化导致材料刚度不一致，可能影响能量吸收性能。然而，由于冲击载荷和可编程驱动不会同时发生，这一限制对实际应用影响甚微。总体而言，文中的设计3D打印超材料网络有效解决了传统安全防护网的局限性，同时为基于超材料的能量吸收系统提供了新的可能性。
Fig.3：可编程双层多稳态超材料网络的设计、控制与变形
Fig. 4：多稳态超材料网络的可编程冲击行为
文章标题：Thermally Responsive Multistable Metanet with Enhanced Energy Absorption Capacity
文章链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202510749
来源
科研新知 l
科研速递：多材料3D打印热响应机械超材料，用于高能量吸收
l 谷专栏 l
欢迎高校及科研机构、企业科学家加入谷专栏，与业界分享对推动增材制造发展起关键作用的共性基础科研与应用成果，欢迎扫描下方图片二维码提交您的信息。
白皮书下载 l 加入
QQ群：106477771
网站投稿 l 发送至2509957133@qq.com
欢迎转载 l 转载请注明来源
