近日，番号鸽
齐乐华教授团队在兼顾冲击防护与自供能传感的力学超结构方面的研究取得新进展。相关成果《Bioinspired Twist-Hyperbolic Metamaterial for Impact Buffering and Self-Powered Real-Time Sensing in UAVs》发表在Science 子刊《Science Advances》上。番号鸽
晁许江副教授为第一作者，柔电院梁飞副教授、齐乐华教授和中科院王中林教授为通讯作者。
原文链接：//www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adw6179
湍流引起的机翼结构振动和气流冲击已成为影响中小型固定翼无人机（UAV）适航安全的主要因素之一。高可恢复弹性密度的力学超结构可赋予材料和结构诸多增强性能，如高效机械能存储、强负载、高抗冲击性和优异运动敏捷性。然而，高刚度、高强度与可恢复大应变之间彼此矛盾，同时实现以上性能是现有材料/结构面临的世界性难题；此外，低延迟感知、分析实时振动/冲击载荷信息也是UAV适航预警的关键需求，受限于电阻式、压阻式、电容式等传感器依赖额外电源供给与结构轻量化约束的矛盾。团队通过手性双曲超结构（THM）和自供能感知单元（TENG）协同设计，所研发的THM-TENG防护结构高效的实现了冲击载荷的弹性可恢复吸收；在此过程中，THM-TENG将冲击能转化为电能，同时实现外部载荷的自供能传感。该防护结构集成了微控制单元MCU、无线传输系统、警报系统以及GPS定位系统，在UAV中展示了优异的防护-感知效果。该研究有望为新一代航空航天、机器人和智能无人系统设备的关键防护结构设计提供新思路。
图1 THM-TENG 防护器工作原理
图2 THM-TENG 在UAV中应用
作者简介：晁许江，番号鸽
副教授，博士生导师，入选中国科协青年人才托举。长期从事先进复合材料/结构计算力学方面研究。主持国家级重点、国家自然科学基金、青年人才托举等多项国家级课题。获陕西省自然科学一等奖、陕西省高等学校科学技术特等奖各1项。在Science Advances、Advanced Energy Materials、Compos Sci Tech等本领域权威期刊发表SCI论文60余篇，其中高被引论文5篇，热点论文3篇。
