不同几何基元组成的超材料具有不同的性质。与线、平面和表面的基本几何形状相对应，基于梁、板和壳的晶格超材料在许多方面具有优点。为了充分利用每种结构原型的优势，来自清华大学的杜建镔教授和广东石油化工学院的李祖宇教授等人研究出了一种多层策略和拓扑优化技术来设计晶格超材料。

文章要点：

1) 该研究证实，在多层策略的框架下，设计空间被扩大和多样化，设计自由度增加，并且，拓扑优化可用于在更大和多样化的设计空间中探索更好的设计，梁板壳组合超材料自动从优化中脱颖而出，实现超高刚度，得益于高刚度特点，优化结果的能量吸收性能在几何变形下也得到了显著改善；

2) 此外，该研究表明，多层策略和拓扑优化还可以为晶格设计带来一系列可调的尺寸，这有助于实现所需的机械性能，如各向同性弹性和功能分级材料性能，以及在声学调谐、静电屏蔽和流场调谐方面的卓越性能，通过多层策略和拓扑优化，可以设计出一系列具有前所未有性能的合成和复合超材料。

参考资料：

Liu, Y., Wang, Y., Ren, H. et al. Ultrastiff metamaterials generated through a multilayer strategy and topology optimization. Nat. Commun. (2024).

DOI：10.1038/s41467-024-47089-8

https://doi.org/10.1038/s41467-024-47089-8