（来源：中国航空报）

　　该模型展示了超材料的螺旋形变。得益于这种机制，超材料能够在不发生破损的情况下储存大量能量。　　由德国卡尔斯鲁厄理工学院领导的一个国际研究团队开发出一种具有高弹性能量密度的机械超材料。这种超材料由高度扭曲的螺旋形杆构成，这些杆具有高刚度，使其能够吸收和释放大量的弹性能量。研究人员进行了简单的压缩实验来验证最初的理论结果。他们的研究成果已发表在《自然》杂志上。　　许多技术都需要储存机械能，例如，用于吸收能量的弹簧、用于储存机械能的缓冲器，以及机器人或节能机器中的柔性结构。动能，即运动能或相应的机械功，会以某种方式转化为弹性势能，以便在需要时完全释放。　　这里的关键特性是焓——材料单元中可以储存和释放的能量密度。卡尔斯鲁厄理工学院应用材料研究所材料力学教授彼得·古姆施（Peter Gumbsch）解释说，实现尽可能高的焓值极具挑战性：“难点在于如何兼顾相互矛盾的特性：高刚度、高强度和大可恢复应变。”　　超材料是人工设计、自然界不存在的材料。它们由单独定义的单元组装而成，从而增强其有效材料性能。同时也是弗莱堡弗劳恩霍夫材料力学研究所所长的古姆施联合来自中国和美国的国际研究团队，成功开发出具有高可恢复弹性能量密度的机械超材料。　　“起初，我们发现了一种机制，可以在一根简单的圆杆中储存大量能量，而不会使其断裂或发生永久变形，”古姆施说，“通过巧妙地排列杆，我们将这种机制集成到超材料中。”　　科学家们将这种机制比作经典的弯曲弹簧。经典弯曲弹簧的最大变形量受限于其上下表面产生的高拉伸应力和压缩应力，这些应力会导致断裂或永久塑性变形。而在这种弯曲弹簧中，整个内部体积的应力非常低。　　然而，如果杆件发生扭转，其整个表面同样会承受高应力，但内部低应力区域则小得多。为了利用这种机制，扭转力必须足够大，才能产生复杂的螺旋屈曲变形。　　这种超材料的焓值比其他超材料高2到160倍。研究人员成功地将这种受扭转加载并发生螺旋变形的杆集成到一种超材料中，该超材料可在单轴载荷下进行宏观应用。模拟结果帮助他们预测，这种超材料将具有高刚度，因此能够吸收较大的力。此外，它的焓值比其他超材料高2到160倍。为了验证这一点，研究团队对具有镜像手性结构的多种超材料进行了简单的压缩实验。　　“我们这种新型超材料具有高弹性储能能力，未来有望应用于各个领域，满足高效储能和卓越机械性能的需求。”古姆施说道。　　除了基于弹簧的储能之外，这种超材料的潜在应用还包括减震或阻尼，以及在机器人或节能机器中构建柔性结构。此外，超材料内部的扭转还可以用于构建纯弹性关节。（逸文）