十三五国家重点出版物出版规划项目。以力学超材料所展现出来的超常规的新奇力学性能为主线，以不同设计原理和结构研发为辅线，论述力学超材料的设计与应用。根据力学超材料所调控的模量不同进行分类，结合作者团队对负泊松比和负热膨胀材料的研究，建构了超强低密度，可调节刚度，负压缩性，反胀、拉胀和零剪切模量超常力学特性，构筑了这些奇异力学性能的人工材料及其几何结构，并给出其制备及应用方法，发展了固体人工微结构的一个新方向。
可供机械类、力学和材料科学相关专业本科生、研究生及科研人员阅读。
◎阐述超材料人工微结构背景下力学超材料的超常特性和形成，拓展超材料研究领域的一个特色方向，丰富与发展了固体微结构的内容，促进了超材料设计理论进展。
◎逻辑清晰，撰写流畅，例证丰富，表述严谨并富有感染力。该书的成果不仅揭示科学上的规律，而且在更深层次上揭示人工材料设计的优美和简洁，使得更新颖的人工微结构材料得到推广和应用。
于相龙，原中国科学技术大学特任副研究员，现任职于清华大学。2014年于澳大利亚伍伦贡大学获工学博士学位。中国材料研究学会超材料分会青年理事，中国农业工程学会《农业工程学报》和《InternationalJournalofAgriculturalandBiologicalEngineering》兼职编辑。从事力学超材料和高温氧化研究，发表学术论文40余篇，出版图书2部。
周济，清华大学材料学院教授，中国工程院院士。1991年于北京大学获理学博士学位。新型陶瓷材料国家重点实验室学术委员会主任，中国材料研究学会超材料分会理事长。长期从事电子陶瓷及超材料研究。先后发表学术论文400余篇，作为第-完成人获国家自然科学奖二等奖和国家技术发明奖等奖各1项，国家杰出青年基金获得者，获教育部长江学者特聘教授、全国优秀科技工作者等荣誉称号。
前言
第1章 绪论
1.1 什么是超材料
1.1.1 超材料定义与范畴
1.1.2 超材料起源与发展
1.1.3 超材料的具体分类
1.2 超材料类型及研究现状
1.2.1 光学超材料
1.2.2 声学超材料
1.2.3 热学超材料
1.2.4 力学超材料
1.2.5 负热膨胀超材料
1.3 超材料技术的总体研究与应用趋势
1.4 力学超材料定义与范畴
1.5 本书结构
第2章 力学超材料的基本理论、分类和构筑准则
2.1 静态弹性力学参数
2.1.1 理想的弹性体单元
2.1.2 杨氏弹性模量
2.1.3 泊松比
2.1.4 剪切弹性模量
2.1.5 体弹性模量
2.2 力学超材料的主要分类
2.2.1 扩展的密尔顿图
2.2.2 力学超材料的具体分类与拓展
2.3 力学超材料常用的几何结构样式
2.3.1 人工晶格几何结构
2.3.2 手性与反手性几何排布
2.4 力学超材料设计准则
2.4.1 均质材料设计准则
2.4.2 麦克斯韦标准和力学结构设计
2.4.3 拓扑结构优化设计
2.4.4 几何失措与材料失效形式
第3章 负泊松比拉胀材料
3.1 负泊松比拉胀材料的源起及定义
3.1.1 泊松比
3.1.2 负泊松比拉胀材料的定义
3.1.3 负泊松比拉胀材料的研究范畴
3.2 立方结构负泊松比超材料的分类
3.2.1 依据几何结构样式分类
3.2.2 依据负泊松比的属性分类
3.3 零或负泊松比拉胀力学超材料
3.3.1 负泊松比数值的存在范围
3.3.2 负泊松比的典型几何结构
3.3.3 负泊松比的评价指标
3.4 可编译正负部分泊松比力学超材料
3.4.1 部分拉胀材料的等效体系
3.4.2 拉胀材料的可编译性能研究
3.4.3 部分拉胀材料的研究趋势
3.5 本章小结
第4章 五模式反胀材料
4.1 反胀材料的起源与发展
4.1.1 剪切模量的消隐
4.1.2 五模式反胀力学超材料的源起
4.2 五模式反胀等效结构的理论基础
4.3 五模式反胀力学超材料超常力学特性的建构
4.3.1 基本几何结构
4.3.2 主要的衍生几何结构
4.3.3 新奇的反胀力学性能
4.4 五模式反胀材料的应用前景
4.4.1 五模式反胀材料的研究和应用
4.4.2 融合流体声波超材料的水声调控
4.4.3 其他方面的潜在应用
第5章 负压缩力学超材料
5.1 负压缩率的基本概念与范畴
5.1.1 压缩率的定义
5.1.2 负压缩率的力学稳定范围
5.1.3 负压缩率与负刚度
5.1.4 负压缩率和负泊松比
5.1.5 负压缩率和负热膨胀系数
5.1.6 负压缩结构材料的分类
5.2 负线性可压缩性结构材料
5.2.1 负线性可压缩性的定义
5.2.2 负线性可压缩性结构的分类
5.2.3 负线性可压缩性材料的超常力学特性
5.3 负面积可压缩性结构材料
5.3.1 负面积可压缩性的定义
5.3.2 负面积可压缩性结构的类别
5.4 负压缩力学超材料的研究趋势与应用前景
5.4.1 负压缩力学超材料的研究趋势
5.4.2 负压缩力学超材料的应用前景
第6章 负热膨胀力学超材料
6.1 负热膨胀的基本概念
6.1.1 热膨胀行为
6.1.2 负热膨胀行为的源起
6.1.3 人工结构设计负热膨胀材料
6.1.4 负热膨胀系数与负比热
6.1.5 负热膨胀与负线性压缩率
6.2 负热膨胀结构单元的设计原理
6.2.1 负热膨胀材料设计的热力学原理
6.2.2 负热膨胀材料的拓扑优化设计方法
6.2.3 负热膨胀几何结构设计过程2
6.3 反手性结构的负热膨胀材料
6.3.1 负热膨胀结构单元双材料的选择
6.3.2 反手性几何结构模型的构建
6.3.3 反手性结构设计的影响因素
6.3.4 其他几何结构的可拓展方向
6.3.5 负热膨胀材料的三维几何结构优化
6.4 负热膨胀材料的应用前景
第7章 模式转换可调刚度力学超材料
7.1 模式转换的基本理念
7.1.1 模式转换定义的起源
7.1.2 活性、自适应性和可编译性
7.1.3 模式转换可调刚度与负泊松比
7.2 刚度可调的内在机理
7.2.1 弹性力学行为中的刚度
7.2.2 不稳定的屈曲状态
7.2.3 集中式负刚度结构体系
7.2.4 分布式负刚度结构体系
7.3 模式转换的二维几何结构优化设计
7.3.1 初期的孔板结构设计
7.3.2 近期的结构设计发展
7.4 模式转换可调刚度力学超材料的研究趋势与应用
第8章 仿晶格及其缺陷的力学超材料
8.1 自然晶体结构的人工构筑
8.1.1 空间点阵理论的术语
8.1.2 仿晶格人工材料的源起
8.2 多尺度点阵结构的力学超材料
8.2.1 多尺度点阵结构材料的设计理念
8.2.2 微纳点阵材料
8.2.3 宏观点阵结构
8.2.4 仿生物结构材料
8.2.5 三维拓扑超材料
8.3 仿晶体缺陷结构的力学属性增强效应
8.3.1 二维晶格类型及其屈曲
8.3.2 三角形Kagome晶格结构
8.3.3 仿晶格内的位错缺陷的Kagome晶格
第9章 轻质超强力学超材料
9.1 轻质超强力学超材料的定义与分类
9.1.1 轻质超强结构材料的源起
9.1.2 轻质超强力学超材料的定义与范畴
9.2 轻质超强力学超材料的单元格结构
9.2.1 人工晶格结构
9.2.2 六边形蜂窝结构
9.2.3 手性/反手性几何结构
9.3 轻质超强仿晶格材料的几何结构设计
9.3.1 拉伸主导的Octet晶格点阵结构
9.3.2 弯曲主导的Kelvin晶格点阵结构
9.3.3 面心立方/体心立方相关的晶格结构
9.3.4 六边形蜂窝的几何结构设计
9.3.5 手性/反手性结构的几何结构设计
9.4 强度与密度的设计原则及实现的力学性能
9.4.1 材料的选择
9.4.2 拉伸/弯曲结构单元的数值模型
9.4.3 力学性能评估方法
9.4.4 杨氏模量与相对密度的关系
9.5 轻质超强力学超材料的应用前景
第10章 折纸/剪纸超表面材料
10.1 折纸超表面材料定义与范畴
10.1.1 折纸术语定义
10.1.2 折纸结构超材料的分类
10.1.3 折纸/剪纸超表面材料
10.2 折纸结构的刚性折叠模型
10.2.1 周期性Miuraori曲面折叠模式
10.2.2 方形曲面折叠模式
10.2.3 对称的Waterbomb折叠结构
10.2.4 非周期性的Ron Resch曲面折叠模式
10.3 折纸/剪纸结构超材料设计
10.3.1 二维折纸超材料
10.3.2 胞状三维折纸结构超材料
10.3.3 剪纸结构超表面材料设计
10.4 折纸结构材料的分析方法
10.4.1 解析方法
10.4.2 数值方法
10.4.3 空间拓扑结构优化设计
10.5 折纸/剪纸结构材料的研究趋势和潜在应用
10.5.1 折纸结构的研究与应用趋势
10.5.2 剪纸结构超表面材料的潜在研究与应用
第11章 力学超材料制备与基因工程
11.1 面向力学超材料的增材制备技术
11.1.1 3D打印的基本原理
11.1.2 树脂光聚合技术
11.1.3 墨水直写技术
11.1.4 熔融沉积成型技术
11.1.5 粉末选区烧结与熔融技术
11.1.6 电泳沉积及其相关的电化学增材制造技术
11.2 3D打印制备力学超材料的发展现状
11.2.1 投影微立体印刷和光敏树脂波导技术制备仿晶格结构
11.2.2 双光子激光直写技术制造微纳点阵材料
11.2.3 多材料喷墨技术可调负泊松比材料
11.2.4 熔融静电纺丝制备堆垛结构材料
11.2.5联锁组装负泊松比拉胀材料
11.3 3D打印力学超材料的问题与挑战
11.3.1 影响3D打印构件强度的因素
11.3.2 提高3D打印构件强度的方法
11.3.3 四维打印技术及其他方法
11.4 超材料基因工程与大数据
11.4.1 超材料基因工程
11.4.2 超材料人造数据库
11.5 本章小结7
第12章 力学超材料研究与应用前景
12.1 负泊松比拉胀超材料应用于生物医学领域
12.2 五模式反胀材料作为地震防护应用
12.3 负压缩力学超材料
12.4 模式转换可调刚度力学超材料
12.5 折纸超表面材料
12.6 力学超材料可能的发展方向
12.7 力学超材料的应用前景
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