一种新型3D打印扭转超材料能够缓解冲击效应，有望在未来提升车辆碰撞保护水平。根据互联网公开信息，来自苏格兰和意大利多所大学的研究人员共同开发了这种材料，其独特的晶格结构使其能够通过自扭转有效应对不同类型和严重程度的冲击。

研究团队在《先进材料》（*Advanced Materials*）期刊上发表的论文中描述了这种“自适应扭转超材料”。与当前使用的传统泡沫或溃缩区（提供预定的抗冲击性）不同，该材料通过机械可控的方式响应冲击，从而改变其能量吸收特性。它们可被微调，以针对剧烈碰撞提供更硬的抵抗力，或对较轻冲击提供更柔软的缓冲。

该材料采用钢材通过3D打印制造。这一工艺使团队能够精细控制材料的结构，从而在整个材料中编织出一种复杂且高孔隙度的形状——称为螺旋gyroid晶格。当材料受到外力压缩时，它会以类似开瓶器的运动方式扭转，吸收冲击能量。在实验室实验中，团队测试了三种版本的材料，评估其对两种加载类型的响应：快速冲击和缓慢、稳定增加的应变。

当超材料在受到冲击时完全被限制扭转，它提供了最大刚度并吸收了最多能量——每克材料吸收15.36焦耳。当材料被允许自由扭转时，其刚度和能量吸收降低了约10%。在第三种配置中，材料被迫过度扭转，能量吸收减少了33%。结果表明，该材料有潜力提供从刚性屏蔽到柔性吸能的一系列保护。

团队的真实测试得到了全面的理论和计算模型支持，该模型能够准确预测扭转gyroid晶格在不同应变率下的复杂行为。为了实现精确的数值-实验对齐，通过整合打印晶格的显微CT重建，量化了3D打印过程中引入的几何缺陷。

格拉斯哥大学詹姆斯·瓦特工程学院的Shanmugam Kumar教授领导了这项研究。他表示：“目前大多数车辆中使用的防护材料是静态的，针对特定冲击场景设计，无法适应变化的条件。这项研究引入了自适应扭转超材料作为一类无需复杂电子或液压系统即可适应冲击的新材料。它们仅通过旋转的机械控制即可实现自适应。当我们施加压缩时，gyroid晶格将其转化为扭转，通过改变边界条件，我们可以调整能量吸收特性。这些材料可以根据冲击类型和严重程度自适应改变特性，从而减轻影响。”

“我们相信这种材料未来可能在汽车和航空航天安全领域找到应用，提供一种能够根据需要适应不同需求的单一新材料类别。它还可能通过将冲击转化为旋转动能，支持新型能量收集技术的发展。”Kumar教授补充道。

来自意大利马尔凯理工大学、拉奎拉大学及国家核物理研究所的研究人员参与了此项研究并合著了论文。