超材料，一种性能主要由内部微观结构而非化学成分决定的特殊材料，近年来在工程材料领域引发广泛关注。过去十年，多数超材料以轻质高强为设计导向，但麻省理工学院机械工程系的新研究，为柔软、顺应且可变形的超材料设计开辟了新路径。

研究团队提出了一种计算设计框架，专注于创建三维编织超材料。这类超材料由相互交织的纤维构成单元，纤维能自接触和缠绕，赋予材料独特性能。“软体材料对软体机器人、生物医学设备等领域的新兴工程挑战至关重要，”项目负责人卡洛斯·波特拉教授表示。相关论文发表于《自然通讯》杂志，并提供了开源代码，方便用户创建符合特定规格的设计，生成用于打印或模拟的文件。

传统针织或编织工艺受硬件限制，图案选择有限。但新框架突破了这一局限，允许设计有趣图案，彻底改变纺织品性能。莫莉·卡顿博士指出，框架支持定制超材料，使其在不同区域呈现不同软硬程度，或在拉伸时改变形状，展现出传统软材料难以实现的性能。此外，模拟框架还能预测材料变形响应，捕捉纤维内部自接触和缠结等复杂现象，设计预测和抵抗变形或撕裂模式。

这项工作首次为用户提供了设计、打印和模拟新型可延展且坚韧超材料的工具。通过调整几何参数，用户可控制和预测材料变形和失效方式，极大扩展了编织超材料的性能空间。卡顿表示，相信该框架将在多学科领域发挥作用，期待其他研究人员探索编织格子的可能性，开启新篇章。

更多信息：作者：Molly Carton等人，标题：《可编程三维编织超材料的设计框架》，发表于：《自然通讯》(2026)。期刊信息：《自然通讯》