正在资料科学中，轻质高刚性资料因其正在航空航天、汽车修筑、生物医学植入物等界限的合头效率而备受眷注。守旧的组织资料优化本事重要依赖于因素调动和微观组织管制，但这些本事的机能提拔慢慢碰到瓶颈。以是，斟酌者发端索求通过安排具有分别闲隙率的众孔固体资料来杀青轻质高刚性的方针。

　　3D打印身手参考预防到，来得意连理工大学工业配备组织判辨邦度核心实习室与南洋理工大学板滞航空工程学院的斟酌职员于克日初次体例斟酌了由分别晶胞安排构成的复合晶格，判辨了其模量和各向异性，并行使3D打印样品实行了实习验证。

　　复合点阵组织是一类由两种或众种分别几何式样的单位胞体正在点阵中霸占分别地点而组成的复合组织。这种组织的安排思念是通过调动单位胞体的式样、尺寸、陈设形式以及体积比，来调控资料的满堂机能，如弹性模量、剪切模量、泊松比等。与简单胞体点阵组织比拟，复合点阵组织具有更高的安排轻巧性和机能可调性。

　　本斟酌行使惠普MJF工艺和PA12资料3D打印身手制备了分别拓扑组织（简便立方SC、体心立方BCC和面心立方FCC）和体积比（f_p，即板状单位胞体正在复合点阵中的比例）的复合点阵组织试样，并实行了单轴轮回压缩实习。

　　为了验外明验结果的切实性并长远索求复合点阵组织的力学机能，本斟酌还采用了有限元仿真本事。正在仿真软件中修造了复合点阵组织的有限元模子，并付与资料以线弹性资料属性（杨氏模量E_s=1.07 GPa，泊松比ν=0.3）。通过仿真估计，获取了分别拓扑组织和体积比下的复合点阵组织的应力-应变弧线和弹性模量等力学机能参数。

　　梁-板复合晶格：简便立方体b、体心立方体c和面心立方体安排的梁单位晶格（橙色）和板单位晶格（蓝色）的示图谋。几何式样由单位晶格的长度l、梁的厚度tb和板的厚度tp决断。d 3×3×3复合晶格的分别安排。fp指的是基于板的单位晶格（蓝色）的比例。正在单轴加载模仿下，满堂应变为0.001时，获取的简便立方体e、体心立方体f和面心立方体g复合晶格的榜样应力散布

　　斟酌觉察，复合点阵组织的弹性模量与其体积比f_p亲切合联。正在固定相对密度ρ_r下，跟着f_p的推广，复合点阵组织的弹性模量透露先推广后淘汰的趋向。这一趋向响应了分别几何式样单位胞体正在复合组织中的协同效应和竞赛效应。全体来说，当f_p较小时，板状单位胞体对满堂机能的功劳较小，复合点阵组织重要发挥为梁状单位胞体的机能；跟着f_p的推广，板状单位胞体的效率慢慢巩固，复合点阵组织的弹性模量也随之推广；然而，当f_p过大时，过众的板状单位胞体认导致资料正在受力时更易产生部分粉碎，从而低落满堂机能。

　　除了体积比外，拓扑组织也是影响复合点阵组织力学机能的紧要成分。本斟酌对比了SC、BCC和FCC三种分别拓扑组织的复合点阵组织正在一样体积比下的力学机能。结果显示，FCC组织的复合点阵组织具有更高的弹性模量和更好的各向同性。这重要归因于FCC组织正在三维空间中具有更高的对称性和更平均的力传达途途。比拟之下，SC组织的复合点阵组织正在机能上发挥较差，加倍是正在各向同性方面存正在明明不够。

　　总的来说，斟酌职员斟酌了由两种分别单胞安排组成的3×3×3复合点阵组织。这种复合点阵组织可能显示绝伦达4种分别的几何状态，个中2种来自单胞组织自己，而此外2种则是通过单胞陈设造成的主意化超组织。正在刚度优化方面，资料目标于自我构制，以夸大具有最高比模量的几何状态。正在合意的相对密度和单胞陈设下，主意化复合点阵可能简化为单层几何状态，从而导致比模量的快速上升。通过行使基于等应变和等应力探究成分的简便判辨模子，可能牢靠地预测复合点阵的比模量，网罗比模量峰值的地点。

　　为了杀青复合点阵的同向性，单胞务必以云云的形式陈设，使得单胞的各向异性与超组织的各向异性彼此增补。然而，云云的陈设往往会软化满堂组织。为了同时杀青高比模量和同向性，斟酌职员引入了复合嵌套pSC-pFCC和pSC-pBCC点阵。结果外白，它们具有比广为人知的同化板SC-BCC和板SC-FCC点阵更高的比模量。通过推广FCC或BCC板状单胞与SC单胞的比例，可能进一步升高这些刚度值，使得1pSC:512pFCC复合嵌套点阵的比模量仅比外面最大值低2.1%，这是此刻文献中报道的最高值。