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由于其特異的宏微觀基元拓撲構(gòu)型，力學超材料在剛度、韌性、減隔振和熱膨脹等性能方面顯著優(yōu)于傳統(tǒng)均質(zhì)材料，受到了航空航天、生物醫(yī)學、電子電路和土木工程等領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。生物體經(jīng)過長期進化形成的各類器官，與超材料的概念相契合，即通過多層級微結(jié)構(gòu)實現(xiàn)超常物理力學特性，同時生物器官的微結(jié)構(gòu)基元還呈現(xiàn)出梯度漸變、長程無序等特征。目前，針對力學超材料發(fā)展的拓撲優(yōu)化方法和機器學習設(shè)計方法，主要面向周期性結(jié)構(gòu)，對于仿生梯度超材料的逆向設(shè)計和優(yōu)化，缺乏高效率、高保真的計算分析方法。圖1深度神經(jīng)多...

在生物醫(yī)學研究中，對生物顆粒（如細胞和生物組織）的操作，特別是捕獲和運輸，是各種生物應用的基礎(chǔ)。許多工具和驅(qū)動系統(tǒng)被設(shè)計用來提高操作的準確性和效率。磁驅(qū)動機器人具有精確操縱粒子或生物組織的能力，在生物醫(yī)學、生物工程和生物物理學領(lǐng)域具有重要的潛力。然而，具有預定形狀的剛性機器人的變形能力是有限的，這限制了其在狹小的空間的運動。近日，北京航空航天大學機械工程學院仿生與微納研究所馮林副教授等研發(fā)了一種可變小型機器人，該機器人是利用具有磁性和流體性質(zhì)的鐵磁流體這一新型材料所研制的。該...

智能機器人的快速發(fā)展必將給人類的日常生活帶來一場革命。隨著他們與復雜操作環(huán)境融合的要求越來越高，柔性和可變形機器人的發(fā)展變得至關(guān)重要。然而，現(xiàn)有的機器人通常需要剛性的電機泵來提供能量，并限制了其對環(huán)境的適應性。全軟體機器人由于其*的適應性和友好的人機界面，已經(jīng)引起了人們的極大關(guān)注。已經(jīng)報道了具有不同類型運動的水生軟體機器人，如爬行、跳躍和游泳。然而，所報道的三維運動集中在單一相位上，要么是液體，要么是空氣。沒有報道與液體-空氣界面有關(guān)。由于不平衡的機械環(huán)境，要在液氣兩相界面實...

3D打印作為一種革命性的制造技術(shù)，已經(jīng)廣泛應用于各種工業(yè)領(lǐng)域，如航空航天、生物醫(yī)學、消費用品等。其中，數(shù)字光處理（DLP）型光固化3D打印技術(shù)由于打印精度高、速度快而備受人們的關(guān)注。然而，目前大部分光固化3D打印樹脂來源于.不.可.再.生的化石能源，且廢棄的3D打印制件不可回收利用，易造成嚴重的資源浪費及環(huán)境污染。部分研究者將動態(tài)共價鍵引入到光固化3D打印樹脂中，廢棄模型可以再次熱壓成型。但是，熱壓模型十分簡單粗糙，且再加工材料老化嚴重，性能明顯下降，故屬于低價值回收。將光固...

自然界中的生物體為了能夠很好地適應外界環(huán)境，在不斷進化中擁有了自己獨.特的能力。早在宋代就有詩詞“出淤泥而不染，濯清漣而不妖”，這其中描述的是“荷葉效應”——荷葉表面由于具有特殊排列的微納米結(jié)構(gòu)而表現(xiàn)出對水的排斥，這種現(xiàn)象被稱為超疏水現(xiàn)象。由于具有超疏水結(jié)構(gòu)的表面在自清潔、抗腐蝕、流動減阻、油/水分離、微反應器和液滴操縱等領(lǐng)域具有較強的應用潛力。因此，通過“師法自然”的方法來設(shè)計并且制備出具有超疏水結(jié)構(gòu)的仿生表面發(fā)展迅速。科研工作者們已經(jīng)研究開發(fā)了許多制取具有超疏水性質(zhì)的表面...

在生物醫(yī)學研究中，對生物顆粒（如細胞和生物組織）的操作，特別是捕獲和運輸，是各種生物應用的基礎(chǔ)。許多工具和驅(qū)動系統(tǒng)被設(shè)計用來提高操作的準確性和效率。磁驅(qū)動機器人具有精確操縱粒子或生物組織的能力，在生物醫(yī)學、生物工程和生物物理學領(lǐng)域具有重要的潛力。然而，具有預定形狀的剛性機器人的變形能力是有限的，這限制了其在狹小的空間的運動。近日，北京航空航天大學機械工程學院仿生與微納研究所馮林副教授等研發(fā)了一種可變小型機器人，該機器人是利用具有磁性和流體性質(zhì)的鐵磁流體這一新型材料所研制的。該...

隨著柔性電子領(lǐng)域的快速發(fā)展和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及，能夠用來監(jiān)測人類生理指標（如心跳、脈搏、運動周期、血壓等）和機械運行狀態(tài)（如主軸跳動、機器人運動狀態(tài)感知等）信號的可穿戴電子器件逐漸應用到社會生活中。可穿戴電子器件的共形設(shè)計和制造使其在電子皮膚、柔性傳感和人工智能中具有潛在的應用前景。當前，大多數(shù)電子器件是利用光刻、壓印技術(shù)和電子束在硅表面進行制備。然而由于缺乏彎曲表面的加工工藝，要制備與復雜曲線表面（例如人體關(guān)節(jié)）共形的電子器件尤為困難。面投影微立體光刻3D打印技術(shù)（PμSL）...

3D打印技術(shù)因其避免了傳統(tǒng)制造業(yè)的切割程序以及無需模具的制造即可實現(xiàn)快速制備的特點，尤其是在制造復雜結(jié)構(gòu)、微尺度模型時，具有更大的優(yōu)勢，已經(jīng)廣泛應用眾多領(lǐng)域的小批量加工。各領(lǐng)域?qū)＜覍W者對3D打印的技術(shù)及應用探索研究絡繹不絕，并有眾多優(yōu)異的創(chuàng)新成果不斷涌現(xiàn)。本文僅列舉了近期的訂刊收錄的少許成果，以供大家共同探討。Nature：3D打印制造高強度和高韌性的納米層狀高熵合金提出利用激光粉床熔合技術(shù)制作雙相納米層狀高熵合金(HEAs)，這種3D打印的共晶高熵合金具有高強度和良好的延展...