改变晶格，制造坚固轻便的3D打印材料

本周《自然》发表的一篇论文Damage-tolerant architected materials inspired by crystal microstructure报道了一种强度增加但质量依旧较轻的人造材料——这种材料是利用多向晶格，并结合3D打印技术制成。这种新型晶格是根据强金属合金的基本原理设计而成的。

晶格结构及其变形行为。

Pham et al.

该晶格结构由重复节点和连接支柱组成，结合3D打印技术打印出来的材料既轻便又坚固。然而，当这些材料失效时，便是灾难性的，这限制了它们的实际应用。失效的原因在于这些材料的结构——晶格整体取向单一。同样的现象也存在于金属单晶中，其结构类似，内部会沿特定平面发生滑移而变形。然而，在包含不同取向的晶粒的多晶材料中，晶粒边界有助于阻止正在成形的滑移和裂缝进一步蔓延，因而可以增加这些材料抵抗变形的能力。

英国帝国理工学院的Minh-Son Pham及其同事模拟多晶材料设计了具有粒状结构的新型晶格状超材料，使内部晶格的不同区域具有不同的取向。作者发现，粒状超材料（又称“变斑晶”）发生形变时，比传统超材料更坚固，更耐损。与多晶材料一样，变斑晶的强度可以通过缩小每个粒状晶格区域的尺寸来增强。

灵感来自晶体微结构的轻质且耐损 的结构化材料。

Pham et al.

作者还创造了在施压后能够扭变成不同构型的特殊变斑晶，模仿的是晶体材料中类似的重排。综合而言，这些发现有望带来更加坚固且适用于各种应用的轻型3D打印材料。ⓝ

Nature|doi:10.1038/s41586-018-0850-3

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Damage-tolerant architected materials inspired by crystal microstructure

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