由金属合金制成的蜂窝状结构可以加强从骨植入物到火箭部件的各种物品——前提是它们不会在压力下开裂。迄今为止，研究人员已花费数年时间试图解决这些人工“超材料”中的不均匀受力分布问题，但收效甚微。然而，根据最近发表在《Advanced Materials》杂志上的一项研究，澳大利亚 RMIT 大学的一个团队在从植物和珊瑚中汲取灵感，并借助一种尖端的3D 打印工具的帮助下，似乎终于找到了解决方案。
工程师使用一种常见的钛合金制造了由空心支柱组成的晶格状结构——每个支柱都带有一条贯穿其中的额外细带。根据 RMIT 高级制造杰出教授兼论文合著者 Ma Qian 的说法，该团队结合了“两种互补的晶格结构来均匀分布应力，我们避免了应力通常集中的薄弱点。”
Qian 在周一发布的大学简介中继续说道：“这两种元素结合在一起，展现出了自然界前所未见的强度和轻便性。”
为了构建他们的晶格超材料，研究人员采用了称为激光粉末床熔合的高度先进的制造工艺，在该工艺中，强大的激光束将分层的钛颗粒直接熔化并放置到位。随后对由新型空心晶格构成的立方体进行的应力测试表明，其承受的重量比密度相似的 WE54（一种常用于航空航天工程的镁合金）高出 50%。
尽管这种坚固的超材料已经能够承受高达 350 摄氏度（662 华氏度）的温度，但其制造者认为，使用耐高温的钛合金可以将该阈值提高到 600 摄氏度（1,112 华氏度）。如果这样，该金属结构就可以在火箭制造甚至消防无人机领域找到更多用途。
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与此同时，该团队认为这些晶格结构在人体骨植入物方面也可能非常有用，因为它们的空心结构可能允许骨细胞在设备与患者身体融合时再生。
尽管如此，钛超材料变得司空见惯可能还需要一段时间。正如论文主要作者、博士候选人 Jordan Noronha 在 RMIT 的报道中所解释的那样，“并非每个仓库里都有激光粉末床熔合机。”
尽管如此，Noronha、Qian 和他们的同事们相信，技术进步和设备可及性的提高最终将使其他人更容易利用他们的超材料设计。
