近日，澳大利亚皇家墨尔本理工大学（RMIT University）的工程师们从深海海绵身上获得灵感，研发出了一种性能超厉害的新型材料。这种材料抗压强度和硬度都特别出色，未来有望在建筑和产品设计领域大显身手。
研究人员模仿太平洋深海海绵“维纳斯花篮”复杂而又有韧性的骨架结构，设计出了一种双晶格结构的材料。据该研究的主要作者马嘉明博士介绍，经过大量测试和优化，这种设计不仅让材料变得更坚固、更硬挺，而且还具备一种特殊的“反常规”能力——在受到挤压时会收缩，专业术语叫“拉胀行为”。一般的材料拉伸时会变薄，挤压时会变厚，就像橡胶一样，而拉胀材料刚好相反。这种特性让它能高效吸收和分散冲击力，用途特别广泛。
此前，拉胀材料虽然有独特的性能，但硬度不够，吸收能量的能力也有限，这限制了它们的应用。而这次团队研发的双晶格结构材料，成功克服了这些缺点。研究成果显示，在使用相同数量材料的情况下，这种新晶格结构材料的硬度是现有的基于蜂巢设计的拉胀材料的13倍，吸收能量的能力比现有设计多10%，而且在更大的应变范围内都能保持拉胀特性。
该新型材料的应用前景十分广阔。吴光山博士表示，这种受生物启发的拉胀晶格材料为开发下一代可持续建筑奠定了坚实基础。在建筑领域，它可以用来打造钢结构建筑框架，减少钢材和混凝土的使用量，达到和传统框架一样的效果。在其他领域，比如制作轻质运动防护装备、防弹背心，甚至用于医疗植入物等方面，也都有很大的潜力。
目前，研究团队已经通过计算机模拟和对热塑性聚氨酯3D打印样品的实验室测试，验证了这种设计的可行性。接下来，他们计划制作钢材版本的样品，并与混凝土和夯土结构结合使用，进一步探索其在建筑领域的应用。团队还打算将这种设计与机器学习算法相结合，对材料进行优化，开发出可编程材料。此次研究不仅展示了向大自然学习的价值，更为未来的材料创新开辟了新方向。
参考资料：DOI： 10.1016/j.compstruct.2024.118835
