從950納米直徑的構(gòu)件開始，該團(tuán)隊(duì)使用復(fù)雜的直接激光書寫技術(shù)來生成尺寸在10到20微米之間的基本單元。這些單元被構(gòu)建成8個(gè)單元的超級單元，可以與其他單元組裝成一個(gè)連續(xù)的結(jié)構(gòu)。然后，研究人員進(jìn)行了計(jì)算建模和實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，觀察到這些構(gòu)筑物表現(xiàn)出獨(dú)特的均勻變形行為，沒有局部的過應(yīng)力或使用不足。
研究小組表明，與最先進(jìn)的晶格排列相比，新的超材料的變形能力增強(qiáng)了25倍，能量吸收也增加了一個(gè)數(shù)量級。
在與其他兩種最先進(jìn)的納米級結(jié)構(gòu)的比較中，UCI和佐治亞理工學(xué)院的研究人員（中）創(chuàng)建的時(shí)空晶格在變形能力上提高了25倍，在能量吸收上也有數(shù)量級的提高。
在開發(fā)行星著陸器的結(jié)構(gòu)配置時(shí)，佐治亞理工學(xué)院的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，基于時(shí)空的飛行器可以承受其單個(gè)組件的嚴(yán)重變形或彎曲，而不會倒塌，這在其他結(jié)構(gòu)中從未觀察到。
"這讓我們產(chǎn)生了創(chuàng)造利用同樣原理的超材料的想法，這使我們發(fā)現(xiàn)了有史以來第一個(gè)3D張力網(wǎng)格超材料，"佐治亞理工學(xué)院航空航天工程教授Rimoli解釋說。
通過新型增材制造技術(shù)，基于微米級桁架和網(wǎng)格的極輕而堅(jiān)固的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，因其在飛機(jī)、風(fēng)力渦輪葉片和其他一系列應(yīng)用中取代較重的固體物質(zhì)的潛力而引起工程師的濃厚興趣。雖然擁有許多理想的品質(zhì)，但這些先進(jìn)的材料--就像任何承重結(jié)構(gòu)一樣--如果過載，仍然容易造成災(zāi)難性的破壞。
當(dāng)受壓構(gòu)件翹起時(shí)，桁架格子就會開始坍塌，因?yàn)槟切┨幱诰o張狀態(tài)的構(gòu)件不能。通常情況下，這些部件在共同的節(jié)點(diǎn)上相互連接，這意味著一旦其中一個(gè)部件發(fā)生故障，損害就會迅速蔓延到整個(gè)結(jié)構(gòu)中。
相比之下，張力結(jié)構(gòu)的受壓構(gòu)件形成閉合的環(huán)路，相互隔離，僅由受拉構(gòu)件連接。因此，受壓構(gòu)件的不穩(wěn)定性只能通過拉伸荷載路徑傳播，而拉伸荷載路徑--只要它們不破裂--就不會出現(xiàn)不穩(wěn)定性。向下推壓張力系統(tǒng)，整個(gè)結(jié)構(gòu)就會均勻壓縮，防止局部破壞。
根據(jù)同時(shí)也是UCI機(jī)械和航空航天工程教授的Valdevit的說法，張拉整體元材料展示了前所未有的抗失效性、極端能量吸收、變形性和強(qiáng)度的組合，超過了所有其他類型的最先進(jìn)的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)。"這項(xiàng)研究為設(shè)計(jì)卓越的工程系統(tǒng)提供了重要的基礎(chǔ)，從可重復(fù)使用的沖擊保護(hù)系統(tǒng)到自適應(yīng)承重結(jié)構(gòu)，"他說。
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