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  多孔材料具有高比強度、高比吸能等特點，在航空航天、汽車工業等領域關鍵部件的機械防護方面具有廣泛應用。隨著先進制造技術尤其是增材制造的發展，具有周期性規則排列的點陣結構在吸能減震方面具有顯著優勢。然而，目前應用的點陣結構在承載過程中普遍出現剪切帶形核與擴展，致使整個防護結構發生應力失衡，減弱防護能力，最終導致結構以整體坍塌的形式為外部構件提供保護。隨著智能化防護裝備日益增長的需求，傳感器等組件通常需要嵌入到結構內部特定片層區域。因此，迫切需要開發一種高性能吸能結構，抑制剪切帶的形核與擴展，防止整個結構失效，從而實現雙重機械防護，既能屏蔽載荷以保護外部構件，又能保持結構自身局部片層區域不變形以保護嵌入式組件，這對于推動下一代輕量化智能化機械防護至關重要。

圖2. 不同片層厚度的可編程異質層狀點陣結構的力學行為。

圖3. 可編程異質層狀點陣結構與其他吸能防護材料力學性能的比較及其潛在應用。

  本研究工作利用增材制造技術的設計自由度特點以及異質點陣胞元排列模式的設計，使點陣結構兼具優異的力學性能和獨特的可編程性，既彌補了現有防護材料的不足，也擴大了點陣結構材料在航空航天、汽車、運輸等安全設備中的雙重機械防護應用，對新一代輕質智能機械保護裝備的發展具有重要意義。

  該工作以“Programmable heterogeneous lamellar lattice architecture for dual mechanical protection”為題發表在《Proceedings of the National Academy of Sciences》上（PNAS.2407362121），文章通訊作者是南洋理工大學周琨教授。

  新加坡南洋理工大學周琨教授課題組依托于惠普-南洋理工大學數字制造聯合實驗室和新加坡3D 打印中心，長期從事多種增材制造技術（3D打印）研究，例如粉末熔融（MJF、SLM、SLS）、光固化（DLP、SLA）、墨水直寫（DIW）、擠出成型（FDM）等。目前聚焦于功能聚合物復合材料及高性能新金屬材料研發、先進結構設計和多尺度模擬仿真、增材制造零件宏微觀力學性能表征及其應用等。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1073/pnas.2407362121