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典型的力學(xué)超構(gòu)材料包括剛度可設(shè)計(jì)、五模式、負(fù)泊松比、負(fù)熱膨脹以及基于折紙或剪紙的超構(gòu)材料。近年來，具有獨(dú)特性質(zhì)和性能的刺激響應(yīng)材料迅速涌現(xiàn)，為力學(xué)超構(gòu)材料的發(fā)展提供了新的機(jī)遇。最常用的刺激響應(yīng)材料包括形狀記憶聚合物、液晶彈性體、水凝膠和其他復(fù)合材料。如果通過用刺激響應(yīng)材料代替常規(guī)材料來重構(gòu)力學(xué)超構(gòu)材料，它們將能夠?qū)ν獠课锢韴?chǎng)的刺激做出反應(yīng)，如熱、化學(xué)、光、電、磁和壓力作用。當(dāng)受到刺激時(shí)，超構(gòu)材料可以根據(jù)外部環(huán)境自動(dòng)變形、運(yùn)動(dòng)并改變其結(jié)構(gòu)特性或功能，因此可稱為主動(dòng)力學(xué)超構(gòu)材料 (AMMs)。與傳統(tǒng)的力學(xué)超構(gòu)材料相比，AMMs增加了時(shí)間維度，結(jié)構(gòu)性能變得動(dòng)態(tài)可調(diào)。AMMs是隨著機(jī)械設(shè)計(jì)和材料科學(xué)不斷發(fā)展的新興課題，在工程和科學(xué)領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景。一方面，AMMs結(jié)構(gòu)的構(gòu)建基于一般力學(xué)原理。另一方面，刺激響應(yīng)材料的特性決定了AMM的功能和適用領(lǐng)域。這兩個(gè)內(nèi)容對(duì)于AMMs來說非常重要。但目前，考慮到這兩個(gè)方面的報(bào)道是有限的，有必要討論基于激勵(lì)場(chǎng)的力學(xué)構(gòu)造原理和分類，以及AMMs最先進(jìn)的技術(shù)、研究成果和工程應(yīng)用。

近日，北京理工大學(xué)方岱寧院士、李營教授、陶然副教授團(tuán)隊(duì)從力學(xué)和材料方面對(duì)主動(dòng)力學(xué)超構(gòu)材料的前沿工作和最新進(jìn)展進(jìn)行了綜述，討論分為三個(gè)部分。從主動(dòng)超構(gòu)材料的力學(xué)構(gòu)造原理開始，即相變、應(yīng)變失配、機(jī)械不穩(wěn)定性、拓?fù)鋬?yōu)化、機(jī)器學(xué)習(xí)。第二部分根據(jù)刺激場(chǎng)對(duì)主動(dòng)力學(xué)超構(gòu)材料進(jìn)行分類，綜合回顧了各個(gè)分支方向的研究進(jìn)展，即熱響應(yīng)、化學(xué)響應(yīng)、光響應(yīng)、電響應(yīng)、磁響應(yīng)和壓力響應(yīng)。當(dāng)然，這些并不代表所有類型的刺激響應(yīng)材料。隨著材料科學(xué)和物理學(xué)的發(fā)展，未來將出現(xiàn)新的替代刺激響應(yīng)材料。在第三部分，總結(jié)了力學(xué)超構(gòu)材料的幾種代表性功能及其實(shí)際應(yīng)用。它們可用于微型系統(tǒng)、大型機(jī)械和航空航天結(jié)構(gòu)等各個(gè)領(lǐng)域。與以往的力學(xué)超構(gòu)材料相比，AMMs具有更多的設(shè)計(jì)靈活性、預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)性、機(jī)械性能可編程性、多激勵(lì)場(chǎng)耦合驅(qū)動(dòng)特性等。可以預(yù)期，AMMs將在制造業(yè)和人類生活中發(fā)揮更重要的作用。相關(guān)研究發(fā)表在《Advanced Science》上。