长期以来，工程防护领域面临一项核心挑战：吸能材料难以在“高效吸收冲击”与“自身轻量化”之间取得最佳平衡。高吸能往往意味着厚重的结构，而轻质材料又常因吸能不足难以担当大任。这一矛盾制约了航空航天、交通工具、个人防护装备等多方面的安全性能提升。
近日，清华大学航天航空学院柳占立教授课题组与合作者，在这一百年难题上取得了突破性进展。他们创新性地提出并研制了一种手性多曲壳超材料。该材料通过独特的结构设计，首次实现了压缩-扭转与屈曲两种力学机理的协同耦合，从而近乎完美地统一了高承载、平滑吸能与轻量化三者之间的关系。
核心创新：巧妙的“压缩-旋转-屈曲”变形模式
该研究的精髓在于其仿生与物理耦合的设计思想。研究团队设计的CMCS结构，在受到外部冲击时，并非简单地被压溃，而是会经历一个精巧的“压缩-旋转-屈曲”连续变形过程。这一模式带来两大核心优势：
应力分布最大化：冲击力被转化为结构的均匀压缩、旋转和弯曲，使得应力得以分散到结构的绝大部分区域，从而物尽其用，极大提升了材料的利用效率。
避免灾难性失效：均匀的应力分布有效防止了应力在局部过度集中，避免了传统结构常见的突然压溃或断裂，保证了吸能过程的平稳与可控。
性能飞跃：关键指标实现数量级提升
根据发表在《自然·通讯》上的论文数据，这种新型超材料的性能优势令人瞩目：
与传统标杆对比：与经典的六边形蜂窝、内凹等吸能超材料相比，在完成相同防护任务时，CMCS超材料的比吸能(单位质量吸能量)提升了约3倍，而其自身相对密度仅为传统材料的41%，真正做到了“更轻、更强”。
刷新性能上限：与近年来涌现的各种先进吸能超材料同台竞技时，CMCS超材料将领域内最高的吸能效率纪录从0.83提升至0.91(理想值为1)，同时其比吸能也显著超越所有对比对象，树立了新的性能标杆。
应用广阔：从国之重器到日常安全
凭借“高效率-高吸能-轻量化”的综合卓越性能，CMCS超材料为众多领域的冲击防护难题提供了革命性的解决方案。其潜在应用场景极具想象力：
航空航天：可用于飞机起落架吸能组件、无人机缓冲结构，在保障安全的同时大幅减轻重量。
交通运输：制作车辆碰撞缓冲区和建筑防护层，能更有效地保障乘员与结构安全。
个人防护：应用于新一代头盔的悬挂系统或防护服内衬，可为消防员、运动员等提供更优的冲击保护。
这项由柳占立教授团队引领的研究，不仅报告了一种性能优异的新材料，更提供了一种通过多物理机制耦合来解决工程矛盾的全新设计范式。它标志着我国在先进力学超材料设计与冲击防护领域已走在国际前沿，为未来打造更安全、更轻便的装备与设施奠定了坚实的科学基础。