多孔材料具有高比强度、高比吸能等特点，在航空航天、汽车工业等领域关键部件的机械防护方面具有广泛应用。随着先进制造技术尤其是增材制造的发展，具有周期性规则排列的点阵结构在吸能减震方面具有显著优势。然而，目前应用的点阵结构在承载过程中普遍出现剪切带形核与扩展，致使整个防护结构发生应力失衡，减弱防护能力，最终导致结构以整体坍塌的形式为外部构件提供保护。随着智能化防护装备日益增长的需求，传感器等组件通常需要嵌入到结构内部特定片层区域。因此，迫切需要开发一种高性能吸能结构，抑制剪切带的形核与扩展，防止整个结构失效，从而实现双重机械防护，既能屏蔽载荷以保护外部构件，又能保持结构自身局部片层区域不变形以保护嵌入式组件，这对于推动下一代轻量化智能化机械防护至关重要。

图2. 不同片层厚度的可编程异质层状点阵结构的力学行为。

图3. 可编程异质层状点阵结构与其他吸能防护材料力学性能的比较及其潜在应用。

  本研究工作利用增材制造技术的设计自由度特点以及异质点阵胞元排列模式的设计，使点阵结构兼具优异的力学性能和独特的可编程性，既弥补了现有防护材料的不足，也扩大了点阵结构材料在航空航天、汽车、运输等安全设备中的双重机械防护应用，对新一代轻质智能机械保护装备的发展具有重要意义。

  该工作以“Programmable heterogeneous lamellar lattice architecture for dual mechanical protection”为题发表在《Proceedings of the National Academy of Sciences》上（PNAS.2407362121），文章通讯作者是南洋理工大学周琨教授。

  新加坡南洋理工大学周琨教授课题组依托于惠普-南洋理工大学数字制造联合实验室和新加坡3D 打印中心，长期从事多种增材制造技术（3D打印）研究，例如粉末熔融（MJF、SLM、SLS）、光固化（DLP、SLA）、墨水直写（DIW）、挤出成型（FDM）等。目前聚焦于功能聚合物复合材料及高性能新金属材料研发、先进结构设计和多尺度模拟仿真、增材制造零件宏微观力学性能表征及其应用等。

  原文链接：https://doi.org/10.1073/pnas.2407362121