面向多功能工程应用的力学功能超材料的研究进展

毛振军1，许海波1，滕园1，陈远杭1，王佳骏2，闵业恒2，焦鹏程2（1.中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司；2.浙江大学）

摘要：力学超材料是一类人造结构化材料，其本质是以人工微结构为单元构造的复合结构，旨在通过设计人工微结构单元的形状、尺寸和周期性排列模式增强宏观整体结构的力学性能，实现负泊松比、多稳态、轻质高强、可编程/重编程等超常力学性能。然而，通过常规材料制备的力学超材料难以满足不同工程应用场景对功能器件的多环境场自适应性、迅速可控环境响应和能量转化等性能要求。结合力学超材料和先进功能材料构筑的力学功能超材料从材料角度拓展了力学超材料的性能，可以实现可调控的力电、力磁、力热等耦合响应，有望实现力学超材料的多功能工程应用。本文从超常力学性能和典型分类方面阐述了力学超材料的研究进展，从构筑方法和耦合响应方面详细介绍了力电、力磁和力热超材料3 类代表性力学功能超材料，总结与展望了力学功能超材料在航空航天和海洋工程领域的潜在工程应用，包括自折展卫星太阳翼、微型航天器自供能、卫星平台隔振、海洋工程与装备监测感知和海洋波浪能采集等。

关键词：力学功能超材料；力学超材料；功能材料；航空航天；海洋工程