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加州大学伯克利分校、哈佛大学和土耳其伊斯坦布尔理工大学研究人员，借鉴深海玻璃海绵“维纳斯花篮”（Euplectella aspergillum）的骨架结构，开发出一种兼顾承载能力与流体性能的超材料设计方法。研究发表于《自然·通讯》，重点并非复制海绵本身，而是把其轻质、坚固的格栅几何特征转化为可计算优化的工程结构。
维纳斯花篮的骨架由类似玻璃的二氧化硅构成，纵向与环向骨架、交叉斜撑及外部螺旋纹共同形成复杂格架，使其既能承受深海压力和水流，又能引导水体穿过或绕过身体。研究团队希望借鉴这种结构，解决工程设计中常见的矛盾：材料要尽量轻、用料少，同时还要足够坚固，并减少风或水流经过时产生的阻力和振动。
为此，团队将有限元分析用于评估结构强度，将计算流体力学用于模拟流动，再以多目标贝叶斯优化算法自动筛选和调整数百种几何方案。优化目标包括提高结构的临界屈曲载荷，以及降低流体阻力、升力和升力波动；后者与涡脱落及其诱发的振动有关。研究人员随后用立体光刻技术制造选定结构，并通过压缩实验和粒子图像测速验证模拟结果。
实验显示，在不同材料体积分数下，优化后的格架临界屈曲载荷平均比基准设计提高约140%，同时降低阻力、升力和涡脱落。伯克利方面举例称，开孔率仅约5%、带螺旋脊的近实心圆柱结构，也能显著抑制流体引发的振动，而没有牺牲结构稳定性。研究人员表示，这些改进来自几何形状优化，并非增加材料体积；相关数值是实验结构与基准方案的对比结果，并不意味着所有材料或应用都能获得同等提升。
团队认为，这套方法有望用于需要轻质、耐载且长期暴露于流体环境的结构，包括飞机部件、海底管线支撑结构，以及帮助维持体内液体通道畅通的医疗支架，也可能适用于高层建筑等受风力影响的工程设施。研究目前仍处于设计框架与原型验证阶段，实际应用还需针对不同材料、尺度、载荷和制造方式进一步测试。
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