美国麻省理工学院(MIT)机械工程系团队近日在《自然材料》杂志发表《展望》文章，提出通过跨尺度制造与人工智能优化加速三维架构材料(超材料)的研发进程。超材料因具备微米至纳米尺度的三维结构，展现出超越传统材料的机械与物理特性，被视为应对复杂工程挑战的关键技术。然而，设计、制造及表征的复杂性限制了其商业化潜力，尤其在生物医学植入物、汽车、航空航天及能源电子等领域的应用尚待突破。

研究团队由机械工程系助理教授卡洛斯·波特拉(Carlos Portela)与博士后詹姆斯·苏尔贾迪(James Surjadi)组成。他们在论文《实现跨越长度和时间尺度的三维架构材料》中指出，超材料领域的未来需在纳米至宏观尺度上创新制造工艺，并深化对动态条件(如冲击、快速变形)下材料特性的理解。波特拉强调：“可扩展制造、高通量测试与人工智能驱动的设计优化将重塑材料科学，催生更智能、适应性更强的新型材料。”

为解决当前瓶颈，文章总结了材料设计、制造及表征的知识缺口，并提出结合高通量实验与计算建模的协同策略。苏尔贾迪表示，微型实验、非接触式表征及极端条件测试方法将生成海量数据，为数据驱动模型提供支撑，从而加速超材料的优化与发现。例如，通过高通量测试技术，研究团队可快速筛选不同材料组合的性能，而人工智能算法则能基于实验数据预测材料在复杂环境中的表现。

该研究还探讨了跨学科合作的重要性。波特拉指出，超材料研发需融合材料科学、机械工程及计算机科学等多领域知识，例如利用机器学习优化材料微观结构设计，或通过3D打印技术实现复杂结构的精确制造。团队提出的路线图旨在缩短基础研究与实际应用之间的距离，为下一代超材料的产业化奠定基础。

更多信息： James Utama Surjadi 等人，《实现跨长度和时间尺度的三维架构材料》，《自然材料》(2025 年)。期刊信息： 《自然材料》