普渡大学与通用汽车公司合作开发了一种新型吸能材料，这种材料可由3D打印技术制备，可能会对地震工程及安全足球头盔等各个安全领域产生重大影响。

　　该图向我们展示的蜂窝状结构是由新型“相变多孔材料”或PXCMs制成的，普渡大学和通用汽车公司也正在研究这种材料的应用。这种吸能材料可以由3D打印而得，并且可以广泛应用于地震工程及安全足球头盔等各个领域。

　　普渡大学与通用汽车公司合作开发了一种新型吸能材料，这种材料可由3D打印技术制备，可能会对地震工程及安全足球头盔等各个安全领域产生重大影响。

　　这种由新型“相变多孔材料“或PXCMs制得的蜂窝状结构可以进行各种比例的缩放，从而满足各种不同的应用。例如：有的尺寸可以很完美地整合到头盔上，从而减少碰撞对头部冲击，而有的尺寸则适合应用在建筑物的墙壁上，从而提高抗地震能力。将3D打印用于制造PXCMs，使得这项技术比其他技术的成本更低，更实用，土木工程莱尔斯学院和普度大学教授团的联合教授Pablo zavattieri解释道。

　　他说：“这种材料存在的优势不仅是其可以作为一种吸能材料，更关键的是PXCMs由于不存在不可逆变形而可以重复使用，这是不同于其他吸能材料的。”

　　教授还提到，这种结构可以由金属或聚合物或“其他任何有弹性的材料”制成。

　　在极端力学信期刊中，针对该研究的文章已经发表过。文章的作者是在读博士生David Restrepo以及来自通用汽车全球研发中心智能材料与结构研究小组的在职研究员Nilesh D. Mankame和Zavattieri。该研究团队从事于设计以及执行实验和模拟，并引进了一种分析模。

　　Mankame说：“实现PXCMs在不同尺度的能量吸收，使工程师能够将能量吸收作为一个次要的功能整合到那些已经在使用中的设备结构上。该材料目前只是在基础材料研究领域内研究，并且展现了很好的应用前景，但是还没有为商业应用做好准备。”

　　PXCMs包含“具有多个稳定组态的单元“。这种结构可以来回伸缩，无限期停留在任一位置，颇像youtube上的一个网络视频中展现的灵活移动的扑克牌。

　　Zavattieri说：“它有两个稳定位置。我推它一下，它就到另一个位置。如果你撤去这个作用力，它就回复到最初的位置，这种状态就是亚稳态。然后，你可以结合很多这样的建筑模块从而得到一些有双稳态或亚稳态的材料，这使得我们可以根据具体需要对材料进行灵活的设计。例如，你可能需要使用具有亚稳态单元的材料做头部防护头盔，也可能需要使用具有双稳态单元的材料用于预防地震。”

　　这种单元内的每个结构都对应于一个“稳定状态”，这些状态之间的过渡被视为“多孔材料的相变”。

　　Mankame还解释道：“能量耗散机理是每个单元的力学行为增加了基体材料固有的能耗。铝、镁、纤维增强复合材料等新兴材料在运输、国防、建筑等行业中扮演着越来越重要的角色，其内在的能量耗散受到了越来越大的影响，但是它们的内在能量耗散都很低。通过在这些结构（都是由镁、铝等基础材料制成）中整合PXCMs，可以显着的提高结构整体的能量吸收能力。”

　　这种结构还可以组合成如立方体，四面体或五面体等各种几何结构从而应用在头盔上。像其他相变材料，如形状记忆合金，PXCMs也可以通过热或其他外部刺激进行控制。这种应激的性质也可用于制造灵活的、能够形成各种形状软机器人。

　　Restrepo 说：“我们已证明相变多孔材料和传统金属孔状材料存在同等程度的能量耗散，这一结果成功开启了这些材料在高层建筑被动耗散阻尼器和人体保护等领域中普遍使用的大门。”

　　在与通用汽车公司的密切合作下，这一研究已经完成，并且会继续进行，最近还收到了来自国家科学基金会的资金。