●前言
章緒論
1.1什麼是超材料
1.1.1超材料定義與範疇
1.1.2超材料起源與發展
1.1.3超材料的具體分類
1.2超材料類型及研究現狀
1.2.1光學超材料
1.2.2聲學超材料
1.2.3熱學超材料
1.2.4力學超材料
1.2.5負熱膨脹超材料
1.3超材料技術的總體研究與應用趨勢
1.4力學超材料定義與範疇
1.5本書結構
第2章力學超材料的基本理論、分類和構築準則
2.1靜態彈性力學參數
2.1.1理想的彈
2.1.2楊氏彈性模量
2.1.3泊松比
2.1.4剪切彈性模量
2.1.5體彈性模量
2.2力學超材料的主要分類
2.2.1擴展的密爾頓圖
2.2.2力學超材料的具體分類與拓展
2.3力學超材料常用的幾何結構樣式
2.3.1人工晶格幾何結構
2.3.2手性與反手性幾何排布
2.4力學超材料設計準則
2.4.1均質材料設計準則
2.4.2麥克斯韋標準和力學結構設計
2.4.3拓撲結構優化設計
2.4.4幾何失措與材料失效形式
第3章負泊松比拉脹材料
3.1負泊松比拉脹材料的源起及定義
3.1.1泊松比
3.1.2負泊松比拉脹材料的定義
3.1.3負泊松比拉脹材料的研究範疇
3.2立方結構負泊松比超材料的分類
3.2.1依據幾何結構樣式分類
3.2.2依據負泊松比的屬性分類
3.3零或負泊松比拉脹力學超材料
3.3.1負泊松比數值的存在範圍
3.3.2負泊松比的典型幾何結構
3.3.3負泊松比的評價指標
3.4可編譯正負部分泊松比力學超材料
3.4.1部分拉脹材料的等效體繫
3.4.2拉脹材料的可編譯性能研究
3.4.3部分拉脹材料的研究趨勢
3.5本章小結
第4章五模式反脹材料
4.1反脹材料的起源與發展
4.1.1剪切模量的消隱
4.1.2五模式反脹力學超材料的源起
4.2五模式反脹等效結構的理論基礎
4.3五模式反脹力學超材料超常力學特性的建構
4.3.1基本幾何結構
4.3.2主要的衍生幾何結構
4.3.3新奇的反脹力學性能
4.4五模式反脹材料的應用前景
4.4.1五模式反脹材料的研究和應用
4.4.2融合流體聲波超材料的水聲調控
4.4.3其他方面的潛在應用
第5章負壓縮力學超材料
5.1負壓縮率的基本概念與範疇
5.1.1壓縮率的定義
5.1.2負壓縮率的力學穩定範圍
5.1.3負壓縮率與負剛度
5.1.4負壓縮率和負泊松比
5.1.5負壓縮率和負熱膨脹繫數
5.1.6負壓縮結構材料的分類
5.2負線性可壓縮性結構材料
5.2.1負線性可壓縮性的定義
5.2.2負線性可壓縮性結構的分類
5.2.3負線性可壓縮性材料的超常力學特性
5.3負面積可壓縮性結構材料
5.3.1負面積可壓縮性的定義
5.3.2負面積可壓縮性結構的類別
5.4負壓縮力學超材料的研究趨勢與應用前景
5.4.1負壓縮力學超材料的研究趨勢
5.4.2負壓縮力學超材料的應用前景
第6章負熱膨脹力學超材料
6.1負熱膨脹的基本概念
6.1.1熱膨脹行為
6.1.2負熱膨脹行為的源起
6.1.3人工結構設計負熱膨脹材料
6.1.4負熱膨脹繫數與負比熱
6.1.5負熱膨脹與負線性壓縮率
6.2負熱膨脹的設計原理
6.2.1負熱膨脹材料設計的熱力學原理
6.2.2負熱膨脹材料的拓撲優化設計方法
6.2.3負熱膨脹幾何結構設計過程2
6.3反手性結構的負熱膨脹材料
6.3.1負熱膨脹雙材料的選擇
6.3.2反手性幾何結構模型的構建
6.3.3反手性結構設計的影響因素
6.3.4其他幾何結構的可拓展方向
6.3.5負熱膨脹材料的三維幾何結構優化
負熱膨脹材料的應用前景
第7章模式轉換可調剛度力學超材料
7.1模式轉換的基本理念
7.1.1模式轉換定義的起源
7.1.2活性、自適應性和可編譯性
7.1.3模式轉換可調剛度與負泊松比
7.2剛度可調的內在機理
7.2.1彈性力學行為中的剛度
7.2.2不穩定的屈曲狀態
7.2.3集中式負剛度結構體繫
7.2.4分布式負剛度結構體繫
7.3模式轉換的二維幾何結構優化設計
7.3.1初期的孔板結構設計
7.3.2近期的結構設計發展
7.4模式轉換可調剛度力學超材料的研究趨勢與應用
第8章仿晶格及其缺陷的力學超材料
8.1自然晶體結構的人工構築
8.1.1空間點陣理論的術語
8.1.2仿晶格人工材料的源起
8.2多尺度點陣結構的力學超材料
8.2.1多尺度點陣結構材料的設計理念
8.2.2微納點陣材料
8.2.3宏觀點陣結構
8.2.4仿生物結構材料
8.2.5三維拓撲超材料
8.3仿晶體缺陷結構的力學屬性增強效應
8.3.1二維晶格類型及其屈曲
8.3.2三角形Kagome晶格結構
8.3.3仿晶格內的位錯缺陷的Kagome晶格
第9章輕質力學超材料
9.1輕質力學超材料的定義與分類
9.1.1輕質結構材料的源起
9.1.2輕質力學超材料的定義與範疇
9.2輕質力學超材格結構
9.2.1人工晶格結構
9.2.2六邊形蜂窩結構
9.2.3手性/反手性幾何結構
9.3輕質仿晶格材料的幾何結構設計
9.3.1拉伸主導的Octet晶格點陣結構
9.3.2彎曲主導的Kelvin晶格點陣結構
9.3.3面心立方/體心立方相關的晶格結構
9.3.4六邊形蜂窩的幾何結構設計
9.3.5手性/反手性結構的幾何結構設計
9.4強度與密度的設計原則及實現的力學性能
9.4.1材料的選擇
9.4.2拉伸/彎曲的數值模型
9.4.3力學性能評估方法
9.4.4楊氏模量與相對密度的關繫
9.5輕質力學超材料的應用前景
0章折紙/剪紙超表面材料
10.1折紙超表面材料定義與範疇
10.1.1折紙術語定義
10.1.2折紙結構超材料的分類
10.1.3折紙/剪紙超表面材料
10.2折紙結構的剛性折疊模型
10.2.1周期性Miuraori曲面折疊模式
10.2.2方形曲面折疊模式
10.2.3對稱的Waterbomb折疊結構
10.2.4非周期性的RonResch曲面折疊模式
10.3折紙/剪紙結構超材料設計
10.3.1二維折紙超材料
10.3.2胞狀三維折紙結構超材料
10.3.3剪紙結構超表面材料設計
10.4折紙結構材料的分析方法
10.4.1解析方法
10.4.2數值方法
10.4.3空間拓撲結構優化設計
10.5折紙/剪紙結構材料的研究趨勢和潛在應用
10.5.1折紙結構的研究與應用趨勢
10.5.2剪紙結構超表面材料的潛在研究與應用
1章力學超材料制備與基因工程
11.1面向力學超材料的增材制備技術
11.1.13D打印的基本原理
11.1.2樹脂光聚合技術
11.1.3墨水直寫技術
11.1.4熔融沉積成型技術
11.1.5粉末選區燒結與熔融技術
11.1.6電泳沉積及其相關的電化學增材制造技術
11.23D打印制備力學超材料的發展現狀
11.2.1投影微立體印刷和光敏樹脂波導技術制備仿晶格結構
11.2.2雙光子激光直寫技術制造微納點陣材料
11.2.3多材料噴墨技術可調負泊松比材料
11.2.4熔融靜電紡絲制備堆垛結構材料
11.2.5聯鎖組裝負泊松比拉脹材料
11.33D打印力學超材料的問題與挑戰
11.3.1影響3D打印構件強度的因素
11.3.2提高3D打印構件強度的方法
11.3.3四維打印技術及其他方法
11.4超材料基因工程與大數據
11.4.1超材料基因工程
11.4.2超材料人造數據庫
11.5本章小結
2章力學超材料研究與應用前景
12.1負泊松比拉脹超材料應用於生物醫學領域
12.2五模式反脹材料作為地震防護應用
12.3負壓縮力學超材料
12.4模式轉換可調剛度力學超材料
12.5折紙超表面材料
12.6力學超材料可能的發展方向
12.7力學超材料的應用前景

本書以力學超材料所展現出來的超常規的新奇力學性能為主線，以不同設計原理和結構研發為輔線，論述力學超材料的設計與應用。根據力學超材料所調控的模量不同進行分類，結合作者團隊對負泊松比和負熱膨脹材料的研究，建構了低密度，可調節剛度，負壓縮性，反脹、拉脹和零剪切模量超常力學特性，構築了這些奇異力學性能的人工材料及其幾何結構，並給出其制備及應用方法，發展了固體人工微結構的一個新方向。本書可供機械類、力學和材料科學相關專業本科生、研究生及科研人員閱讀。