研发柔性可穿戴“反常识”设计

《材料与设计》封面。 学校供图

　　本报讯（记者 程墨 通讯员 焦思勤）近日，中国地质大学（武汉）珠宝学院“宝石矿物材料与设计智造”研究生导学团队在国际知名期刊《材料与设计》上发表重要研究成果，并入选当期封面。论文《具有可调机械响应的三维手性负泊松比结构的设计原理及旋转变形力学机制研究》，展示了三维手性负泊松比结构及其在穿戴防护领域的应用。

　　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了更高要求。负泊松比材料正是一种“反常识”材料，纵向拉伸时横向膨胀，纵向压缩时横向收缩，展现出独特的力学行为，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。

　　针对上述挑战，研究团队通过优化原有结构变形机制，实现了机械性能可控调节，创新设计三维手性负泊松比结构，为柔性可穿戴提供了新的解决方案。本研究基于二维交错肋架构，设计出交错肋结构、曲面优化结构和节点优化结构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，打通了从数字模型到实际产品的关键环节。

　　结果表明，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。该结构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。

《中国教育报》2025年12月08日 第04版