Adv Sci综述：智能响应超材料的发展与展望

纳米技术

2021-11-03

智能机械超材料AMM（Active mechanical metamaterials）能够在保持机械超材料的特征同时实现刺激-响应功能，在近些年间得到非常广泛的发展。人工构建微结构形成超材料、智能响应材料的刺激-响应功能是这种智能机械超材料作用的重要因素，使得AMM材料比传统材料相比具有更加重要的性质和功能。AMM材料中微结构、宏观结构的设计能够基于相变、应力失配、机械强度不稳定等特点。为了实现智能响应作用刺激-响应材料，温度、化学、光、电流、磁场、压力等物理场都能够作为外部刺激，引起AMM材料能够随着外部刺激的变化改变。

有鉴于此，北京理工大学陶然、李营等综述报道AMM材料的一些前沿和最新进展，从机械角度和材料角度对相关进展进行总结和综述，此外还讨论了AMM材料的功能和其在工程领域的应用，对该领域存在的问题和未来发展方向进行简单介绍和展望。作者认为通过本文综述能够为AMM材料的基础研究和相关研究者提供帮助和灵感。

 本文要点：

（1）

首先作者对智能响应超材料AMM的机械响应机理进行介绍，包括相变、应力失配、机械力学不稳定、拓扑结构优化、机器学习；随后分别从外部刺激响应力的种类进行AMM材料分类，包括热响应、化学响应、光响应、电响应、磁响应、压力响应AMM材料，作者认为通过发展材料科学和物理学，新型刺激-响应材料可能在未来出现；最后，作者总结了代表性的功能性机械超材料及其实际应用，包括微型系统、大型机械、航空航天领域。

（2）

作者比较以往的机械超材料，发现AMM智能响应超材料能够实现更多的设计空间、进行预应力设计、机械响应可编程化操作、多维度刺激场产生多种性质等优点。AMM材料可能在制造业和人类生活中作为非常重要的角色。

参考文献

Jixiang Qi, Zihao Chen, Peng Jiang, Wenxia Hu, Yonghuan Wang, Zeang Zhao, Xiaofei Cao, Shushan Zhang, Ran Tao*, Ying Li*, Daining Fang, Recent Progress in Active Mechanical Metamaterials and Construction Principles, Adv. Sci. 2021, 2102662

DOI: 10.1002/advs.202102662

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202102662