
宋博他们研究金属点阵结构材料和实心材料抗冲击的力学行为,点阵结构的单胞构型有蜂窝型、金字塔型。他们排除了两种结构质量不同的影响,而且保证两种材料都有足够的延展性。最后得出结论,金属点阵结构材料吸收能量的特性比实心材料要好,而且能承受更大的冲击载荷。王礼立他们通过高速撞击实验,记录碳纤维金字塔型点阵结构的动态响应,还和不锈钢、铝合金这些材料的能量吸收率作比较。当冲击速度高于 900 米每秒的时候,不锈钢点阵材料的能量吸收效率最高;冲击速度高于 1200 米每秒时,铝合金点阵材料的能量吸收效率最高。金属点阵结构材料有好多特别好的性能,和传统材料比起来,它的孔隙率高,结构也更多样化,作为超轻多功能结构材料,以后的发展潜力可大了。

在结构方面,超轻金属点阵材料虽然没有传统实体材料密度大,但是它的强度可比同等低密度高孔隙率的泡沫材料高很多。所以用点阵结构能比用传统实体材料减少 30%的重量。正因为这样,这个结构在航天和卫星领域发展得很快,比如用格栅材料做空间太阳能板,这样能让板单位质量的能量吸收效率提高到 80 到 110 瓦每千克。和金属蜂窝材料等其他结构相比,点阵结构的比强度高、比刚度高、载荷效率也高。利用它轻质高强的特点,在航空、交通、船舶这些领域的结构设计里都能用,这样就能节约能源,保护环境。在耐冲击方面,实际应用中工程材料经常会受到各种冲击,这时候就需要金属点阵结构材料来抗冲击了。受到高应变率冲击的时候,它能保护整个构件,构件会发生很厉害的塑性变形,内部结构动态失稳,把撞击产生的大部分热能都吸收掉。在功能方面,在热对流很强烈的时候,散热、阻热性能就很重要了。密度高的散热流结构能起到关键作用,它既能隔热,又能承受载荷。要是在点阵结构的孔隙里填上一些绝热材料,像 Al2O3 纤维,就能有一定的隔热效果了。