超材料-其功能由结构而不是组成决定的材料-设计用于弯曲声音和声音，从软到硬转变，甚至衰减地震中的地震波。

但是这些功能中的每一个都需要独特的机械结构，这使得这些材料非常适合特定任务，但难以广泛实施。

但是，如果一种材料可以在其结构中包含多种功能，并且可以轻松地在它们之间自动切换，该怎么办？

哈佛大学约翰·保尔森工程与应用科学学院（SEAS）和Wyss生物启发工程学院的研究人员已经开发出了一种通用框架，用于设计可重构超材料中国建材网cnprofit.com。

该设计策略是与规模无关的，这意味着它可以应用于从米级架构到可重配置的纳米级系统（例如光子晶体，波导和超材料）的所有材料，以引导热量。

这项研究发表在《自然》上。

SEAS的自然科学副教授，John L. Loeb的Katia Bertoldi说：“就可重构超材料而言，设计空间非常大，因此面临的挑战是提出明智的策略来对其进行探索。”纸。“通过与设计师和数学家的合作，我们找到了一种概括这些规则并快速生成许多有趣设计的方法。”

Bertoldi和该论文的第一作者前研究生Johannes Overvelde与哈佛设计研究生院（GSD）的查克·霍伯曼（Chuck Hoberman）以及威斯（Wyss）的副教授以及威斯（Wyss）的高级研究员James Weaver合作，设计超材料。

这项研究始于2014年，当时霍伯曼向贝托迪（Bertoldi）展示了他对一系列可折叠结构的原始设计，包括一个挤压立方体的原型。

贝托尔迪说：“我们惊讶于它折叠起来和改变形状的容易程度。“我们意识到这些简单的几何形状可以用作构建新的可重构超材料类的基础，但是我们花了很长时间才找到一种可靠的设计策略来实现这一目标。”

跨学科团队意识到，多面体的装配体可以用作模板来设计可挤压的可重构薄壁结构，从而极大地简化了设计过程。

“通过结合设计和计算模型，我们能够识别各种不同的重排，并为将来构建这些材料创建蓝图或DNA，” FOM研究所软机器人研究小组现科学组负责人Overvelde说。在荷兰的AMOLF。

相同的计算模型也可以用于量化材料弯曲的所有不同方式，以及如何影响有效的材料特性（如刚度）。这样，他们可以快速扫描接近一百万种不同的设计，并选择具有首选响应的设计。

一旦选择了特定的设计，该团队便使用激光切割的硬纸板和双面胶带以及多材料3D打印技术为每种3D超材料构建了工作原型。像折纸一样，可以将生成的结构沿其边缘折叠以更改形状。

“现在，我们已经解决了使设计形式化的问题，我们可以开始考虑以较小的规模制造和重新配置这些超材料的新方法，例如通过开发3D打印的自驱动环保型原型。” 韦弗说。

这种形式化的设计框架对于结构和航空航天工程师，材料科学家，物理学家，机器人工程师，生物医学工程师，设计师和建筑师而言可能是有用的。

霍伯曼说：“这个框架就像构建可重构材料的工具包一样。” “这些构建基块和设计空间非常丰富，我们才刚刚开始探索可以用它们构建的所有东西。”