超结构是通过将基本的结构单元组装成更大的结构，从而获得增强和协同的光、电、力、磁性质的新材料。这些材料在药物运载、光电技术、化学传感器、能源储存及催化领域有着重要用途。

　　上海交通大学特种材料研究所与香港大学陆洋教授团队合作，基于上海光源BL16U2线站，提出了蜂针生物结构的CT逆向设计方法，利用蜂针结构高度各向异性的机械与流体性能发明“超界面”，并将其作为可编程化的超结构界面热力单元，实现超结构机械性能，传热性能，与动态调控的智能一体化可编程。

　　近年，增材制造技术赋予了先进结构前所未有的设计自由度，使得新一代工程构件可通过复杂热力结构实现如负泊松比、热隐形等诸多奇异热力性能，为结构设计带来了深刻变革，此类结构被广泛称为“超结构”。当前超结构由于其优异的热力性能，在航空航天、机器人等领域拥有十分广泛的应用前景。然而，新型航天器、机器人的复杂苛刻热力服役需求对先进结构提出了热控-承载的多性能一体化可编程的需求。由于热力分化的结构设计特征，现有超结构难以同时实现新型工程构件的高效热控-承载一体化可编程性能设计。

　　针对这项问题，上海交通大学特种材料研究所与香港大学陆洋教授团队合作，基于上海光源BL16U2线站，提出了蜂针生物结构的CT逆向设计方法，利用蜂针结构高度各向异性的机械与流体性能发明“超界面”，并将其作为可编程化的超结构界面热力单元，实现超结构机械性能，传热性能，与动态调控的智能一体化可编程。相关研究成果以题目为“Metainterface with mechanical, thermal, and active programming based on programmable orientation-distributed biometric architectonics”的论文被邀请作为封面文章在高水平期刊Materials Horizons发表（影响因子：12.2），博士生高振洋为第一作者，王洪泽副教授与吴一副教授为共同通讯作者，共同作者还包括博士生任芃源、硕士生郑庚辰、香港大学陆洋教授、硕士生彭伯康、博士后唐梓珏与王浩伟讲席教授。

　　▲图 2 超结构可编程超界面热力性能研究

　　该研究基于上海光源BL16U2线站对蜂针倒刺结构进行了CT成像和逐层逆向设计，提出了基于任意曲面的仿生热力编程界面单元的设计方法，在多类复杂热力系统中有十分广泛的应用前景（图1）。为实现蜂针单元的机械性能编程，团队研究了不同蜂针角度下耦合界面与非耦合界面仿生单元与基体分离过程的界面能量（图2(a)），团队还通过模拟界面分离过程的应力分布，发现仿生界面单元相较于传统平直界面可更为有效地将界面应力通过微裂纹地方式传递至深层基体中，提高界面分离所需地机械能（图2（b-c））。在传热方面，仿生界面单元相比于平直界面，可在不同流速下保持界面的传热效率，具有更高的传热稳定性。为进一步实现超界面的传热调控，团队基于全连接神经网络构建了仿生单元数据驱动流体流速与温度控制模型（图2（e-f）），最终实现了超界面热力性能的综合调控。

　　▲图 3 可编程超界面与现有界面设计的热力性能与各向异性比较

　　相比于现有界面设计，团队还发现采用CT逆向设计的超界面具有更为优异的机械与传热性能，相较于传统界面设计，超界面最高可实现近5倍传热效率提升与14%至727%的界面机械能量提升（图3（a-b））。同时，研究证明CT逆向设计的超界面单元相较于传统抽象简化的仿生单元或经验设计单元具有更为显著的各向异性特点(图3（c）)，对超结构的区域性能可编程化设计尤为关键。

　　▲图 4 可编程超界面在典型复合超结构中的力学应用

　　▲图 5 具有热控超界面的新型热控-承载一体化超结构。

　　为展现超界面在不同热力场景中的作用，研究团队首先将超界面应用于复合超结构当中，基于超结构不同拓扑结构高度异化的变形失效机理定制了其界面机械性能分布，使其能够充分利用多材料界面失效大幅提升其机械性能，研究证明此类设计在包括FCC，BCC，Tesseract，Vintiles，SHS，与fish scale assemblies等超结构当中都可实现十分显著的机械性能提升（图4）。

　　其次，研究团队通过赋予复杂承载结构超界面的方式，实现了热控-承载一体化的新型热力超结构，在保持其承载能力的同时，实现了热流流速，温度的可编程化调控，研究正式此类设计可实现包括复杂字母（“SJTU”，“AI”）的数据驱动热流调控，为新一代轻质热控承载一体化结构提出了新颖的解决方案。

　　最后，卫星、登月机器人等先进构件的服役环境复杂多变，现有构件界面难以对动态变化的服役环境做出实时界面性能的调整。基于这一问题，团队研究基于复杂机器人热力系统提出了超界面动态可编程构件，实现了新型人工外骨骼或智能机器人构件的热力性能实时调控，使得未来机器人热力系统界面性能的智能动态调控成为了可能。

　　▲图 6 动态可编程超界面在新型智能机器人系统中的应用。

　　上海交通大学特种材料所是金属基复合材料国家重点实验室的重要组成部分，由王浩伟教授任负责人。团队近期在增材制造结构设计领域研发了具备失效可编程的仿生多级蜂窝球形结构超结构，基于逐层失效与晶界强化实现了同密度超结构72%的比吸能提升，相关成果发表于Composites Part B: Engineering上；基于自然纤维，团队提出了数据驱动新型纤维结构超结构，相比于密度超结构实现了可编程的非线倍的可恢复能量吸收提升，相关成果发表于Composites Part B: Engineering上。通过结合自然纤维与石墨烯抗冲击层，团队还实现了超软抗冲击超结构，相关成果发表于International Journal of Machine Tools and Manufacture上。团队现长期诚聘激光增材制造/激光成形工艺和装备，增材制造材料表征（微观组织、力学性能、疲劳），增材制造过程同步辐射成像等方向博士后。联系人：王洪泽

　　特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。

　　泽连斯基愿与普京和谈，乌恳求中国拉一把，还剩200亿债务待偿还

　　2024-07-23 17:13:08

　　宗馥莉手握“王炸”，杀回娃哈哈！

　　2024-07-24 09:02:13

　　独家 有大行将于7月25日下调存款挂牌利率，2年期利率下调20BP

　　2024-07-24 21:25:08

　　人社部：大学生就业整体稳定，农民工就业稳中有进，形势一片大好

　　2024-07-24 18:58:56

　　台风格美风眼大开，成17级超强台风！权威预报：确定登台湾福建

　　2024-07-24 15:43:52

　　最新！升级为超强台风，今晚登陆！列车停运！广东多地有暴雨

　　张馨予晒自家桃树结果200斤！下大雨掉了一地，剩下两篮又软又甜

　　2024-07-24 15:33:13

　　以省之名，迎富士康回归：摈弃”谁怕谁“创造工作岗位造福河南

　　2024-07-24 15:56:54

　　压哨入围！张之臻/郑钦文携手出战巴黎奥运会网球混双项目

　　2024-07-24 20:51:10

　　中国代表团公布巴黎奥运会开幕式旗手：马龙、冯雨担纲

　　2024-07-24 20:14:34

　　预告：国家发改委将于25日下午15:00就加力支持大规模设备更新和消费品以旧换新的若干措施有关情况举行发布会

　　2024-07-24 14:20:09

　　亚洲最大红灯区的女人们，阴道、肛门、内脏甚至骨骼，都明码标价

　　2023-07-07 15:09:27

　　中国不崩溃，美国不降息？中美博弈已经到了关键时期

　　2024-07-24 17:59:59

　　年薪2400元！河南一地招文物保护员，网友：写错了？文旅局：没错，20人已招满！

　　2024-07-24 18:23:08

　　中国代表团巴黎奥运会开幕式旗手冯雨：逐梦巴黎，不辱使命

　　2024-07-24 20:53:15

　　李嫣术后首露面，第四次手术后自信美丽，王菲眼神疲惫憔悴许多！

　　2024-07-24 15:35:51

　　超强台风格美现罕见紫环王，极端狂风特大暴雨确定！权威：17级

　　2024-07-24 16:39:40

　　本周重大事件：房地产或不再被视为推动经济增长的工具，国企前半年利润总额下降0.6%

　　2024-07-24 17:56:22

　　2024-07-24 15:29:06

　　惨不忍睹！拎电池进电梯瞬间爆燃！猛火吞噬逃不掉活活被烧！

　　2024-07-24 02:46:59

　　2024-07-24 22:52:49

　　马斯克：若特朗普当选 友商将遭毁灭性打击

　　2024车企价格战，豪车不玩了，中企还在卷

　　小象智合CEO陈彦：创新全链路AI设计系统，重新定义包装的价值

　　Meta发布“前沿级”开源AI模型 扎克伯格：不怕竞争者使用

　　小米SU7狂飙100天，雷军亏本黄牛狠赚

　　王毅同乌克兰外长会谈 乌外长称愿同俄方开展对话谈判

　　哈里斯接管近亿美元竞选资金 特朗普团队：这是抢钱

　　印军舰又在船坞侧翻沉没 美海军刚与印船厂签维修协议

　　35岁男子扛楼1年多攒下40万火了：没空焦虑 无暇躺平

　　内塔尼亚胡访美遇冷 哈里斯将缺席其演讲

　　王毅同乌克兰外长会谈 乌外长称愿同俄方开展对话谈判

　　哈里斯接管近亿美元竞选资金 特朗普团队：这是抢钱

　　印军舰又在船坞侧翻沉没 美海军刚与印船厂签维修协议

　　35岁男子扛楼1年多攒下40万火了：没空焦虑 无暇躺平

　　内塔尼亚胡访美遇冷 哈里斯将缺席其演讲

　　专访 王钰栋：想和杨晨一样走向世界

　　中国代表团公布巴黎奥运会开幕式旗手：马龙、冯雨担纲

　　马龙：作为旗手不仅代表个人，更代表中国乒乓球队这个集体

　　中国代表团巴黎奥运会开幕式旗手冯雨：逐梦巴黎，不辱使命

　　中国撑竿跳世界冠军李玲官宣：肌腱断裂无缘第5次奥运 难过落泪

　　魏嘉发文反击高亚麟，要求公开道歉

　　欧阳妮妮怀孕！街头打哈欠孕味十足，孕期近4个月

　　胡歌工作获90后妻子陪伴，黄曦宁穿着朴素低调像员工

　　沈腾携妻子恩爱出游被偶遇，王琦身材惹争议，5岁儿子背影成熟

　　豪门难嫁！Lisa被曝当小三上位拿下LV代言，三公子至今没给她名分

　　广药集团董事长接受调查 曾遭合作伙伴举报

　　财政部：1-6月全国国有及国有控股企业营收增长1.9%

　　三中全会权威辅导材料谈资本市场改革：提升投资者回报

　　跌没32亿港元！如祺出行为何上市11天股价“腰斩”？

　　售价48.99万元起 Jeep角斗士改装版车型上市

　　“全五星”车型！极越01获C-NCAP权威认证

　　外观内饰焕新 全新一代捷途X70 PLUS将上市

　　DM 5.0技术 比亚迪宋L DM-i配置曝光

　　通用汽车二季度净收入480亿美元 上调财务预期

　　AMD 推出锐龙 AI 9 HX 375 移动处理器：NPU 算力提升至 55 TOPS

　　七彩虹 MEOW R16 笔记本 R9-7845HX + RTX 4060 上架。6899 元

　　苹果获Vision Pro头显新专利 支持自定义快捷手势

　　海盗船 RMx 系列 ATX 3.1 金牌电源上市：750~1000W，999 元起

　　神捡漏，Kappa儿童溯溪小网鞋！童鞋中的天花板，不到百元给你们搞来了~

　　一瓶矿泉水+慢镜头带来的快乐，小朋友拍出超惊艳成片

　　宝宝试图从爸爸那拉过被子？盖好后 爸爸一个转身尴尬了！

　　10年内做了三次手术，怀孕几率只有一半的我，可能这次真的有了……

　　川渝甜妹玩洋娃娃被打扰，秒变川渝暴龙幼崽？结果...

　　中上完美发挥，LNG窒息运营击溃JDG！网友：这就是排名第一的实力

　　SIE韩国向海军捐赠50台PS5主机和DualSense手柄

　　牙膏又被爆了！sheer也被打穿！JDG败给LNG，粉丝怒斥：换圣枪哥

　　《逆水寒》年度最帅时装惊艳亮相，速来大宋“铠甲合体”！

　　广西崇左免费景区现违规收费，调查组介入

　　奥运助燃巴黎游，地铁提价，住宿价增三倍

　　江苏南通一景区鸵鸟出逃，现已被带回饲养区

　　大湾区“超级地铁”带火五城游，门票增33%

　　穿越时空的艺术：《马可·波罗》AI沉浸影片探索人类文明

　　与中坚力量共成长，2024建信信托艺术大奖评委会特别奖获奖艺术家凌海鹏

　　2024凤凰艺术新星奖获奖艺术家徐雅涵：生命能量的蔓延

　　9位艺术家的作品亮相“巨物移动，身体失重”群展

产业招商/厂房土地租售：400 0123 021
或微信/手机：13524678515; 13564686846; 13391219793 
请说明您的需求、用途、税收、公司、联系人、手机号，以便快速帮您对接资源。 
长按/扫一扫加葛毅明的微信号

扫一扫关注公众号