超材料是一种工程材料,具有独特的属性和先进的功能,这是其微结构组成带来的直接结果。虽然最初的特性和功能仅限于光学与电磁学,但在过去十年中出现了许多新型超材料,它们在许多不同的研究和实践领域都有应用,包括声学、力学、生物材料和热工等。
代尔夫特理工大学、加州大学的学者在’Design,material,function,andfabricationofmetamaterials’一文中介绍了这些方向的一些精选研究。特别是,回顾了超材料设计和制造中的一些最重要的发展,并未来的研究提出了一些新的方向。本期谷.专栏将分享这篇综述的主要内容,特别是文章所述的增材制造-3D打印技术在超材料制造领域的意义,以及该综述文章提出的未来增材制造技术的研究侧重点。
?3D科学谷白皮书
过去十年,旨在设计、模拟、制造和表征不同类型的超材料的研究在广度和深度上都出现了爆炸性增长。这种前所未有的增长主要发生在三大发展的交汇处,这些发展相互加强,并促进了超材料的研究。
首先,最初仅限于光学和电磁特性的超材料设计现已扩展到机械(准静态和弹性动力学)、声学、生物医学和热属性。第二,增材制造技术,也被称为3D打印技术,在过去十年中已经成熟。特别是,现在可以在不同的长度尺度上制造功能材料和结构,不同材料在一个单一结构中具有任意复杂的多相分布,具有截然不同的机械和物理特性。第三,计算技术的发展和广泛可用性,包括基于人工智能(AI)的计算能力,以及云计算、分布式计算、GPU(图形处理单元)计算、并行计算、和TPU(TensorProcessingUnit,张量处理单元)形式的可用计算能力等已经改进了对可能设计空间的研究,并为超材料的合理设计提供了更有力的方法。
综述收录了人工材料(被称为“超材料”)广泛范围内各个研究领域的精选文章,采用了上述三种趋势中的元素进行了多项研究,并试图
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