清华大学航天航空学院杜建镔课题组在力学超材料的设计与优化研究上取得重要进展。力学超材料是一种人工设计的具有特定结构和性能的材料，能够展现出自然材料无法达到的独特性质。该课题组基于极小曲面提出了一种多层嵌套混合策略，扩大了设计空间，使得力学超材料的设计更加灵活和高效。通过引入拓扑优化技术，超材料的设计从传统的参数空间拓展到更自由的构型空间，进一步挖掘了材料的潜力。数值仿真和物理实验结果表明，优化后的超材料在单胞刚度和吸能性能方面表现出色，吸能效果最高提升了136%。此外，多层策略和拓扑优化的结合为材料的可调控性提供了更多维度，如形状、厚度和层数等，能够实现各向同性和功能梯度的点阵材料。这些研究成果在声学调控、电场调控和流固耦合等多物理问题中具有重要应用前景，特别是在气动装置设计方面，如软体机器人的气动柔性触手。相关研究以“基于多层策略和拓扑优化生成的超刚性力学超材料”为题，发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。