超材料是經(jīng)過精心構(gòu)造的材料文化價值；它們通常由周期性排列放置的單元塊組成發展空間。這些材料所表現(xiàn)出的特性和功能與其組成材料有所不同，它們不僅僅是結(jié)合了其組成材料的特性和功能，還能形成一些由結(jié)構(gòu)影響的獨.特性能足了準備。其中合作關系，機械超材料是一類人為設(shè)計的微觀物理結(jié)構(gòu)組成的、具有特殊機械性能的超材料深刻內涵。由于其在結(jié)構(gòu)設(shè)計傳遞、尺寸和材料組件方面的可調(diào)整性，機械超材料為改善材料的機械行為和特性提供了新的機會深入闡釋，并為各種領(lǐng)域提供了多功能應(yīng)用的潛質(zhì)相關性。過去的幾十年中，人們不斷地在追求材料的輕質(zhì)化和高性能物聯與互聯。一些報道指出簡單立方（SC）板晶格在納米尺度上可以達到力學(xué)性能的理論極限穩定，這種板晶格機械超材料由于其理論上優(yōu)異的機械特性和可人工調(diào)節(jié)設(shè)計的低密度而逐漸受到人們的關(guān)注。但是此類復(fù)雜結(jié)構(gòu)的研究在過去一直受到制造技術(shù)的限制紮實，因此新型3D打印技術(shù)的出現(xiàn)使得對這種晶格結(jié)構(gòu)的深度研究成為可能效高化。

近期，新加坡南洋理工大學(xué)Prof. Hu Xiao團隊提出了利用微立體光刻技術(shù)（PμSL）投入力度，采用新型面投影微立體光刻設(shè)備（nanoArch S140, 摩方精密BMF）來打印高精度的立方板晶格結(jié)構(gòu)創造，并成功制備出微米級到厘米級的簡單立方晶格結(jié)構(gòu)。該團隊研究了打印模型的單元數(shù)量貢獻法治、開孔直徑等對壓縮性能的影響設備製造，并且將打印出來的結(jié)構(gòu)與其他目前報道的機械超材料等進行了壓縮性能的比較。結(jié)果表明攻堅克難，增加單元數(shù)量可顯著提高抗壓強度和能量吸收能力管理，打印的立體板晶格結(jié)構(gòu)的比能量吸收能力甚至可以超過不銹鋼晶格結(jié)構(gòu)和目前文獻報道過的其他聚合物晶格材料。

圖 1.（a）以往文獻中使用的理想單元板晶格模型雙向互動。（b） 本工作中使用的理想板晶格單元效率和安。（c） 修改后帶孔的可打印立方板晶格單元。（d） 實驗樣品Cubic444-0.5mm品牌。（e）有限元模擬von Mises帶孔板晶格的壓縮-Cubic444-0.5mm深入開展。（f） PμSL打印技術(shù)示意圖。

該研究中等形式，簡單立方晶格模型的理想化單元設(shè)計以及修飾后帶孔單元的設(shè)計如圖1 (a)-(c)所示技術的開發。打印后的一組4*4*4的模型如圖1 (d)所示，是一邊長為1厘米的立方塊相貫通，里面整齊堆垛了64個立方晶格單元不斷發展，除此之外，還打印了另外兩組：8*8*8自動化方案，12*12*12的立方晶格結(jié)構(gòu)緊密協作。打印出來的所有樣品都與設(shè)計的模型高度相似越來越重要，具有非常高的打印精度，其中最薄的壁厚甚至能達到80微米穩定性。為了評估打印好的晶格模型的壓縮性能像一棵樹，對所有晶格結(jié)構(gòu)做了壓縮測試。圖2展示了壓縮后立方晶格的剛度去突破、強度能運用、能量吸收能力與晶格結(jié)構(gòu)的立方單元邊長孔徑比之間的關(guān)系。

圖 2.（a） d/l = 0.4時的立方板晶格的實驗壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線智能設備。（b） 立方板晶格的壓縮剛度與 d/l的關(guān)系擬合曲線不可缺少。（c）立方板晶格的壓縮強度吸收與 d/l的關(guān)系。（d） 立方板晶格的壓縮能量與 d/l的關(guān)系特點。

結(jié)果表明積極回應，在d/l = 0.4時觀察到的強度變化是由于樣品從正常結(jié)構(gòu)到超材料結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為的巨大差異。當(dāng) d/l 很小 （d/l < 0.3） 時又進了一步，晶格更接近純板晶格拓撲多種場景。眾.所.周.知，對于板晶格拓撲規劃，板的三維相交阻礙了板在受壓時的運動擴大公共數據，因此板晶格總是以拉伸為主。然而帶動擴大，隨著d/l的增加核心技術體系，晶格開始類似于梁拓撲結(jié)構(gòu)，運動學(xué)機制可能發(fā)生了變化持續發展。雖然在圖2 (a)中必然趨勢，Cubic 444樣品組表現(xiàn)出典型的拉伸主導(dǎo)行為的脆性應(yīng)力 - 應(yīng)變曲線，但對于Cubic 888-0.5mm和Cubic 121212-0.32mm來說擴大，它們都存在著較長且穩(wěn)定的屈服平臺且壓應(yīng)力有一定的增加多樣性。這些現(xiàn)象表明彎曲樣運動學(xué)機制在結(jié)構(gòu)的壓縮時被激活。這些晶格中的確切運動機理可能很復(fù)雜新格局，因為純柱狀彎曲行為可能并不嚴(yán)格適用于這些具有大相對密度（>30%）的樣品明顯。偏離拉伸主導(dǎo)行為的結(jié)果可以在圖2d的能量吸收結(jié)果中看到。Cubic 444樣本組具有低能量吸收值十分落實，對應(yīng)于拉伸主導(dǎo)晶格的典型脆應(yīng)力 - 應(yīng)變行為。然而規則製定，Cubic 888和Cubic 121212具有更高的能量吸收製造業，這對應(yīng)于增加的彎曲特性即允許在失效前發(fā)生更大程度的變形。因此隨著一個立方厘米內(nèi)單元晶格數(shù)量的增加關規定，晶格結(jié)構(gòu)的能量吸收效率產(chǎn)生超乎尋常的增長發展基礎。

隨后兩個角度入手，將立方板晶格與具有相同相對密度相似單元大小的立方桁架結(jié)構(gòu)和蜂窩結(jié)構(gòu)進行了比較，如圖 3(a)所示同期。在失效前生產效率，立方板晶格具有比桁架結(jié)構(gòu)更大的應(yīng)變和更高的剛度。與蜂窩相比效果，雖然蜂窩的垂直面表現(xiàn)出出色的機械性能使用，但其側(cè)面壓縮吸收的能量、壓縮強度以及剛度都極低密度增加，幾乎不具有支撐性有效性，所以蜂窩從不同方向進行壓縮的性能差異極其明顯。而立方板晶格的三向力學(xué)性能相對來講更均勻機遇與挑戰，它在三向上具有相同的結(jié)構(gòu)特性廣泛關註，足夠承受來自三維方向上的壓力。同時集成技術，該團隊將打印的所有晶格結(jié)構(gòu)與最近報道的許多其他不銹鋼或者聚合物基晶格材料的相對壓縮能量吸收能力都進行了對比就能壓製，如圖 3(b)所示，其大范圍可調(diào)節(jié)的能量吸收值最高約15 J/g適應能力，能力遠高于文獻報道的其他晶格材料更優美，具有極.高的應(yīng)用潛能。

圖3. (a)不同結(jié)構(gòu)類型樣品的剛度足了準備、壓縮強度和能量吸收比較柱狀圖合作關系。(b) 比能量吸收（SEA）比較圖。