基于不规则两相复合材料的可控互锁结构设计与机制研究

来自国际前沿的研究团队受强韧生物材料结构启发，开发出具有可控互锁特性的新型两相复合材料。该研究通过随机虚拟生长算法构建硬质颗粒镶嵌于软基质的拓扑结构，创新性地利用颗粒尺寸、几何形态及排列的不规则性调控互锁程度，为定制化仿生变形机制提供了全新设计范式。

　　

自然界中强韧生物材料的奥秘往往隐藏在软硬相间的精妙结构中。受此启发，科学家们开发出一类革命性的两相复合材料，其核心在于通过硬质颗粒(tessellations)与软基质(matrix)的拓扑组合实现可控互锁(interlocking)。

这项研究采用随机网络生长算法(stochastic virtual growth algorithm)，仅需调控网络配位数(coordination number)即可生成复杂结构。低配位数体系会产生高度多分散(polydisperse)的不规则颗粒，这些颗粒在受力时会通过旋转和变形产生机械互锁；而高配位数体系则形成单分散(monodisperse)的规则颗粒，表现为整体滑移行为。

研究首次量化揭示了配位数与互锁程度的关联规律，证明不规则性(irregularity)是调控仿生变形机制的关键参数。这种"以无序控有序"的设计理念，为开发具有可编程力学性能的智能材料开辟了新途径。