在本文中,我们受鹿颅骨缝合线复杂微观结构的启发,设计了一种新的空间填充分形超材料家族。这些新的设计是由一个数学分形的空间填充曲线-希尔伯特曲线的层次数,N表示结构的层次/分形层次。我们使用我们的多材料3D打印机来制造这些N从3到5的复合结构。进行了拉伸试验来测试它们的力学性能。我们发现,随着层次的增加,这些缝合复合材料显示出增强的刚度、强度和弹性。研究层次数、多材料刚度比和各相体积分数对这些缝合复合材料整体力学性能的影响。我们对各种设计和组成材料的特性进行了系统的模拟。我们发现,随着较高的刚度比和体积分数的提高,硬相将提高硬相的刚度和强度。然而,弹性与每个阶段的体积分数无关。我们的模拟结果可以预测出与实验结果相吻合的力学性能。一般来说,这些空间填充的分形超材料是一种新颖的材料设计,有潜力提供各种应用,包括能量吸收材料、抗冲击材料和多功能材料。
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