歐盟資助的ERC Advanced Grant項目IMMENSE（智能材料與結(jié)構(gòu)的多尺度設(shè)計）取得關(guān)鍵進(jìn)展，其研究團(tuán)隊通過增材制造技術(shù)，成功開發(fā)出可自主感知、響應(yīng)并適應(yīng)外部環(huán)境變化的智能材料與結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。該項目由意大利米蘭理工大學(xué)阿爾貝托·科里廖諾（Alberto Corigliano）領(lǐng)銜，核心目標(biāo)是實現(xiàn)“機(jī)械智能”——即材料本身具備信號接收、處理、學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力，從而減少對傳統(tǒng)數(shù)字信號處理系統(tǒng)的依賴。

研究團(tuán)隊采用立體光刻（Stereolithography, SLA）工藝，將導(dǎo)電功能材料與復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)一體化成型。傳統(tǒng)SLA材料多為被動結(jié)構(gòu)材料，需后期附加導(dǎo)線或電路；而IMMENSE團(tuán)隊研發(fā)的新型導(dǎo)電光敏樹脂中摻入多壁碳納米管（MWCNTs），實現(xiàn)了高精度2.5D與3D復(fù)雜結(jié)構(gòu)的直接打印，形成無需額外布線的集成式“電路”。該材料的電導(dǎo)率對溫度具有顯著敏感性，可通過調(diào)節(jié)碳納米管濃度實現(xiàn)正溫度系數(shù)（電阻隨溫度升高而上升）或負(fù)溫度系數(shù)（電阻隨溫度升高而下降）行為，使同一設(shè)備中不同區(qū)域?qū)岽碳ぷ鞒霾町惢憫?yīng)。

基于這一特性，團(tuán)隊成功制備出柔性溫度傳感器原型，并驗證了其在非均勻溫場下的空間分辨能力。通過在單個器件中混合多種配方樹脂，可實現(xiàn)對溫度梯度的精細(xì)調(diào)控，為未來智能穿戴、工業(yè)監(jiān)測等場景提供高自由度的設(shè)計基礎(chǔ)。此外，該材料體系支持多材料協(xié)同打印，為構(gòu)建兼具結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與傳感功能的一體化組件提供了技術(shù)路徑。

在波控領(lǐng)域，項目聚焦梯度超材料（graded metamaterials）設(shè)計。這類材料通過周期性單元結(jié)構(gòu)的參數(shù)漸變，實現(xiàn)對彈性波或聲波的定向操控。研究團(tuán)隊利用結(jié)構(gòu)設(shè)計，使不同頻率的振動在空間上被局部化，形成類似彩虹的頻譜分布效應(yīng)——即“彩虹效應(yīng)”。該現(xiàn)象可直接在空間域完成傅里葉變換，無需采集、數(shù)字化和后續(xù)計算，極大簡化信號處理流程。該原理已應(yīng)用于模擬結(jié)構(gòu)的負(fù)載狀態(tài)識別，也可用于訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以動態(tài)優(yōu)化材料參數(shù)，適用于橋梁、航空器等大型結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測。

更進(jìn)一步，團(tuán)隊探索了固液耦合型超材料設(shè)計。通過在微結(jié)構(gòu)單元中填充液體，構(gòu)建以流體為共振腔的低頻波阻隔系統(tǒng)。通過控制單元內(nèi)液位高低，可在運行中動態(tài)調(diào)節(jié)帶隙位置，實現(xiàn)對極低頻振動（如地震波、機(jī)器基礎(chǔ)振動）的主動抑制。實驗中，研究人員采用浸沒于液體中的壓電懸臂梁作為換能器，將機(jī)械振動轉(zhuǎn)化為電信號，同時實現(xiàn)頻率分量的空間分離。該設(shè)計靈感源自Wu等人發(fā)表于《聲學(xué)與振動雜志》（Journal of Sound and Vibration）的研究，進(jìn)一步拓展了超材料在方向選擇性波導(dǎo)方面的應(yīng)用：根據(jù)激勵方向，彈性波可被引導(dǎo)至外層殼體或內(nèi)部液腔通道，實現(xiàn)智能路徑選擇。

上述成果表明，增材制造不僅可實現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)成型，更能融合功能性材料與智能設(shè)計，突破傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)件的單一承載屬性。對于中國制造業(yè)而言，該技術(shù)路徑提示：在高端裝備、航空航天、精密儀器等領(lǐng)域，若需實現(xiàn)輕量化、集成化、自感知的結(jié)構(gòu)部件，應(yīng)關(guān)注具備多材料打印能力的SLA設(shè)備及導(dǎo)電樹脂供應(yīng)鏈。當(dāng)前國內(nèi)已有部分企業(yè)布局碳納米管改性光敏樹脂，但高性能、穩(wěn)定批次的導(dǎo)電樹脂仍依賴進(jìn)口，尤其在低溫穩(wěn)定性與長期可靠性方面存在差距。采購時需重點考察樹脂的批次一致性、耐久性測試數(shù)據(jù)及與主流SLA設(shè)備的兼容性。

從產(chǎn)業(yè)鏈角度看，該技術(shù)對上游材料供應(yīng)商提出更高要求——不僅需掌握納米填料分散技術(shù)，還需具備精準(zhǔn)的配方調(diào)制能力。下游應(yīng)用則集中在需要實時狀態(tài)反饋的高價值系統(tǒng)，如高鐵軌道監(jiān)測、風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片健康診斷、醫(yī)療機(jī)器人關(guān)節(jié)反饋等。中國相關(guān)企業(yè)在承接海外高端設(shè)備國產(chǎn)化替代項目時，可將此類智能結(jié)構(gòu)作為差異化競爭點，提前布局材料-工藝-算法協(xié)同設(shè)計能力。值得注意的是，該類結(jié)構(gòu)的維護(hù)成本可能高于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，因一旦出現(xiàn)內(nèi)部導(dǎo)電路徑斷裂或液路堵塞，修復(fù)難度大，因此在設(shè)計階段應(yīng)充分考慮冗余與可檢測性。