一项发表于《科学·进展》的研究，通过模仿英雄鼩鼱的脊柱，结合3D打印技术，创造出一种铝基超材料。它在轻量化的同时，实现了创纪录的能量吸收能力，为高端制造领域的安全与强度问题提供了革命性的解决方案。
智能速览
研究灵感来自英雄鼩鼱的超强脊柱结构。
“材料—结构—功能”一体化设计实现性能跃迁。
新型超材料密度仅0.91g/cm³，比能量吸收高达39.1J/g。
异构晶粒铝合金显著提升了材料的强韧性。
在汽车防撞应用中，比能量吸收提升近195%。
精华内容
从自然界的精妙结构中汲取灵感，这项研究是如何将微观材料与宏观结构完美融合，从而突破性能极限的？
仿生灵感
这项突破性研究的灵感来源于一种名为“英雄鼩鼱”的小型哺乳动物。尽管体重仅约500克，它却能承受超过60公斤的重量。其奥秘在于独特的脊柱结构，呈现出拱形和纵向“窄—宽—窄”的分布模式。研究团队正是提取了这两大仿生特征——脊柱曲率和纵向截面变化，通过参数化控制形状因子与厚度因子，实现了对材料孔隙率与力学性能的精准调控。
合金微观
除了宏观结构的仿生设计，材料本身的微观创新同样关键。团队开发了一种不含稀贵元素的Al-Mg-Si-Cu-Zr系铝合金。通过激光粉末床熔融技术（L-PBF）进行3D打印，材料内部形成了“边界细晶+内部柱状晶”的双峰异构晶粒结构。这种独特的微观结构在材料变形过程中，能够有效实现微观强化与细观应力再分布的协同作用，从而显著提升了材料整体的稳定性和能量耗散能力。
卓越吸能
在压缩实验中，该仿生超材料表现出极其稳定的应力—应变曲线，几乎没有出现应力崩塌现象。得益于“材料—结构”一体化的优化策略，其相对屈服强度提升了56.3%，比能量吸收提升了56.4%，远超单一优化方式所能达到的效果。在动态冲击测试中，该材料在一定应变率范围内呈现逐层失效模式，吸能效率持续优化；即使在高应变率下出现剪切带失效，其压缩强度依然保持稳定，展现出卓越的抗冲击韧性。
未来应用
该超材料已成功应用于汽车防撞盒的制造。数据显示，相比于商用6061铝合金防撞盒，这款仿生超材料防撞盒的质量仅增加22.1%，但其比能量吸收却提升了194.7%，屈服强度更是提升了411.6%。研究团队还展望了其在航天着陆系统、飞行器蒙皮、卫星缓冲支腿等领域的巨大应用潜力，预示着一场轻量化与高安全性的技术变革。
这项研究的关键价值在于验证了“材料—结构—功能”一体化设计的巨大潜力。这种跨尺度协同的思路，为未来高性能超材料的发展开辟了新路径，有望在航天、交通等关键领域带来深远影响。
