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_NEWSDATE: 2026-04-22 | News by: MIT科技评论 | 有0人参与评论 | _FONTSIZE: _FONT_SMALL _FONT_MEDIUM _FONT_LARGE
图 | 汉字超材料阵列与蜂窝阵列的压缩破坏对比(来源:https://doi.org/10.1063/5.0304459)
这项研究中最重大的发现,是“天”字型超材料展现出了压倒性的性能优势。数据显示,“天”字结构的模量和强度显著高于其他汉字设计,也超越了传统的六边形对照组。它不仅拥有最高的比强度和比刚度,甚至达到了高性能金属或刚性塑料泡沫的水平。
更深层的力学机制在于变形模式的转变。论文指出,大多数汉字结构在受力时表现出“弯曲主导”的强度特征,即结构容易发生屈曲,较为柔韧。而“天”字结构却展现出了罕见的“拉伸/压缩主导”强度。研究者推断,这是因为“天”字特有的双层横向支柱产生了相互作用,极大地抵抗了受载后的结构侧向位移。
此外,“夫”字与“天”字虽然相似,但由于顶部横画较短且有偏移,其力学表现就大相径庭。这也证实,超材料的性能对对称性等几何细节极其敏感。只做微小的参数调整,就会显著改变材料的变形模式与整体力学表现。
用工程学的视野重审人类文明结晶
这项研究从汉字超材料本身出发,揭示了一个极具启发性的设计方法论:几乎任何具有几何规律性的人类文化符号,都可能成为有效的超材料结构单元候选。
在数千个常用汉字中,“人、大、天、夫”只是沧海一粟。帕尔维兹强调,这只是“从众多潜在字符中提取的一滴水”。未来,孟加拉语字母、阿拉伯书法、印度梵文等其他人类书写符号,甚至各类装饰艺术中的几何图形,都有可能成为力学超材料的灵感源泉。
文字符号不只是语言的载体,也是特定文化对几何形式长期审美与实践选择的结晶。它们在漫长的历史演变中,经受了书写效率、视觉平衡的筛选,这些经过漫长时间检验的形式,或许在某种意义上也经历了一种非显式的"结构优化"。
从汉字实验中提炼出的规律,未来可直接应用于航空航天(轻质高强可编程材料)、生物医学(可控柔性植入物)以及防撞能量吸收系统等前沿工程领域。
值得注意的是,这项研究目前选取的四个汉字字形简单且相互关联,这在研究设计上便于变量控制与系统比较,但也意味着研究尚处于探索性阶段。
但阿拉姆在接受采访时特别强调了这项研究的跨学科意义。他表示,符号形式的运用“不仅在工程设计中有其价值,还应当激发另一种类型的学习兴趣”,并希望借此推动工程学、材料科学与历史学、文化研究之间更深入的交叉合作。
一篇从汉字中提炼力学规律的论文,出现在严肃的物理学期刊《应用物理学杂志》上,本身就是一件颇具象征意味的事情。它提醒我们,科学与文化从来不是两个相互隔绝的世界:前者追求普遍规律,后者积淀人类经验。最具创造力的结构灵感,或许正来自对人类已有知识体系的重新审视。- 新闻来源于其它媒体,内容不代表本站立场!
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