东北大学与武汉理工大学合作研发出一种受蝴蝶翅膀启发的轻量化晶格结构，可在保持低重量的同时提升机械强度、抗冲击性和能量吸收能力。相关研究已发表在《International Journal of Mechanical Sciences》上。研究团队表示，这一蝴蝶启发晶格结构未来有望用于飞机、抗震基础设施和防护工程系统。

研究人员从蝴蝶翅膀中能够分散应力的脉络几何形态获得灵感，设计出一种蝶形体心立方晶格结构。与单纯调整材料成分相比，这种蝴蝶启发晶格结构通过结构拓扑优化来影响刚度、强度、变形方式和失效表现，体现出更高的设计灵活性。力学测试和有限元模拟显示，该结构在准静态压缩和动态冲击载荷下，都比传统晶格设计有更好的表现。

测试结果表明，这种蝴蝶启发晶格结构具有更高的弹性模量、平台应力和能量吸收性能。受冲击时，结构会沿 X 形变形路径重新分配应力，减少局部塌陷并延缓整体失效。东北大学的陈奕锋（Eric Jianfeng Chen）表示：“这种结构机制尤其引人注目，因为大多数轻量化晶格材料都难以承受局部屈曲或冲击等作用力。相比之下，我们的设计对突发机械载荷表现出更强的抵抗力。”

研究团队认为，这一蝴蝶启发晶格结构为轻量化防护结构、抗冲击超材料，以及面向交通运输和航空航天领域的机械部件提供了新的设计思路。考虑到日本对抗震韧性的持续需求，这类轻量化、可吸收能量的结构，也具有用于防护工程系统的应用潜力。

出版详情：作者：Tohoku University；标题：《Bio-inspired structural design improves impact resistance and energy absorption》；发表于：《International Journal of Mechanical Sciences》(2026)；杂志信息: International Journal of Mechanical Sciences。