基于schwarzite与schwarzynes的耐承载径向梯度多孔网格3D打印结构

具有复杂与梯度孔隙率等独特拓扑特征的自然界结构，一直是创造新材料和/或新结构的基础。多数研究聚焦于复杂周期性多孔结构，而梯度多孔结构用于稳定结构设计尚未得到充分探究。本工作中，我们提出并测试了一种创建多孔网格结构的新方法，其质量密度从中心向边缘变化，即径向梯度。为创建这些新结构，我们利用了两个具有不同孔径的碳基家族的拓扑：schwarzites与schwarzynes。我们建立了全原子模型并将其转化为宏观尺度模型，随后进行3D打印。通过分子动力学模拟与打印模型的力学压缩测试研究了梯度结构的力学行为。结果表明，其力学响应可被设计（例如就能量吸收、弹道性能等而言），并可优于对应的密度均匀结构。