科研团队创新设计结构为柔性可穿戴提供新解法_商业

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2025-12-02 16:26:45

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中新网武汉12月2日电 (焦思勤)中国地质大学(武汉)团队通过创新设计三维手性负泊松比结构，实现了机械性能的可控调节，为柔性可穿戴提供了新的解决方案。相关成果于近日发表于国际期刊《材料与设计》，并入选当期封面。

随着智能手表、健康手环等可穿戴设备的普及，人们对穿戴材料的轻量化、高韧性和人体贴合性提出更高要求。负泊松比材料具有在纵向拉伸时横向膨胀、纵向压缩时横向收缩的独特力学特性，尤其适用于复杂曲面贴合与能量吸收等场景。

然而，传统三维负泊松比结构存在制造难度大、性能调控困难等问题。

对此，中国地质大学(武汉)珠宝学院“宝石矿物材料与设计智造”研究生导学团队，基于二维交错肋架构，设计出交错肋结构、曲面优化结构、节点优化结构三种三维手性负泊松比结构，并采用数字光处理技术实现高精度制造。

通过对比发现，节点优化结构展现出优异的可成形性，尤其适用于成形精度较高的数字光处理增材制造工艺。

论文通讯作者、中国地质大学(武汉)珠宝学院教授张荣红介绍，研究证实，节点优化结构在压缩与拉伸过程中，均表现出显著的负泊松比效应，并在压缩载荷下呈现出独特的两段式旋转－扭转变形机制，极大拓展了材料设计的自由度。

张荣红表示，此项研究成果不仅适用于智能穿戴设备，也为航空航天、生物医疗等领域带来新的设计思路。未来，团队将进一步引入人工智能，开发更舒适、功能更集成的柔性可穿戴设备。(完)