本书由多所院校及科研院所专家联合撰写，系统描述了包括超材料结构优化设计、增材制造工艺、微观结构形貌、力学响应、声学性能、质量传输性能，以及通过激光选区熔化增材制造技术制造的特殊工程结构超材料的应用示例。

本书内容包括超材料结构优化设计、增材制造工艺、微观结构形貌、力学响应、声学性能、质量传输性能，以及通过激光选区熔化增材制造技术制造的特殊工程结构超材料的应用示例。本书定义了超材料，然后全面描述了增材制造的超材料研究现状以及激光增材制造工艺，随后分别介绍了增材制造声学超材料、热学超材料、生物超材料、晶格超材料以及板格超材料等在声学工程、航空航天和生物医疗领域的研究与应用。最后，本书分析了增材制造超材料的研究现状、问题和前沿应用。本书可供数学、物理学、生物学、工程和材料科学等各个研究领域的读者参考使用。

第1章绪论（1）
1.1超材料的起源和分类（1）
1.2增材制造超材料（2）
1.3激光选区熔化（5）
1.4本书大纲（7）
第2章力学超材料（9）
2.1拓扑优化力学超材料与增材制造（9）
2.1.1引言（9）
2.1.2拓扑优化方法（11）
2.1.3制备与设计（12）
2.1.4SLM制造精度（13）
2.1.5应力-应变曲线和变形行为（16）
2.1.6应力分布预测（19）
2.1.7力学性能（21）
2.1.8能量吸收能力（22）
2.1.9结论（24）
2.2拓扑优化设计与4D打印活性力学超材料（24）
2.2.1引言（24）
2.2.2材料建模（26）
2.2.3形变计算（27）
2.2.44D打印多材料拓扑优化设计（29）
2.2.5数值示例（33）
2.2.6讨论（37）
2.2.7结论（39）
2.3仿竹子力学超材料及其增材制造（39）
2.3.1引言（39）
2.3.2压缩力学建模方法（40）
2.3.3设计原理（42）
2.3.4数值优化（44）
2.3.5实验验证及机理分析（47）
2.3.6结论（53）
第3章声学超材料（55）
3.13D打印低频声学超材料（55）
3.1.1引言（55）
3.1.2设计策略（56）
3.1.3理论和有限元分析（57）
3.1.4适应性吸声性能（64）
3.1.5宽频吸声（67）
3.1.6结论（68）
3.2类水五模超材料的设计与实验验证（68）
3.3宽频多相PM的设计与仿真（74）
3.4一种新型宽频多相PM实验验证（81）
3.4.1引言（81）
3.4.2多相PM器件的实验结果（82）
3.4.3多相配置的优势（84）
3.4.4结论（87）
第4章热学超材料（88）
4.1引言（88）
4.2传热模拟（89）
4.3力学模拟（90）
4.4设计原理（91）
4.5传热性能（92）
4.6压降和热效率指数（94）
4.7能量吸收（95）
4.8与其他力学超材料比较（99）
4.9结论（100）
第5章生物超材料（101）
5.1一种降低增材制造多孔金属生物材料应力屏蔽效应的拓扑设计策略（101）
5.1.1引言（101）
5.1.2点阵结构的设计（102）
5.1.3有限元方法（104）
5.1.4设计点阵结构的弹性响应（106）
5.1.5形态分析（109）
5.1.6力学性能（114）
5.1.7计算验证（114）
5.1.8仿人骨功能结构设计（117）
5.1.9结论（120）
5.2激光选区熔化多孔金属骨支架材料的定制力学响应和质量传输特性（122）
5.2.1引言（122）
5.2.2多孔生物材料设计（124）
5.2.3计算方法和渗透率测试（127）
5.2.4显微形貌（129）
5.2.5力学响应（133）
5.2.6质量传输特性（136）
5.2.7金刚石五模超材料骨支架的优化设计（140）
5.2.8结论（144）
5.33D打印仿生超材料骨支架（145）
5.3.1引言（145）
5.3.2海胆棘特征及仿生支架设计（146）
5.3.33D打印仿生支架的形态表征（148）
5.3.4仿生支架的力学性能和传质性能（148）
5.3.5仿生支架体外生物活性分析（151）
5.3.6仿生支架体内生物活性分析（154）
5.3.7结论（156）
第6章微晶格超材料（157）
6.1各向异性启发、模拟引导设计和3D打印的具有定制力学-传质性能的微晶格超材料（157）
6.1.1引言（157）
6.1.2原子与空间变换激发的微晶格超材料（158）
6.1.3几何特征（159）
6.1.4与方向相关的弹性响应（161）
6.1.5取向相关的传质性能（163）
6.1.6协同作用下的弹性响应和传质性能（165）
6.1.7SLM3D打印及实验测试（166）
6.1.8梯度取向的微晶格超材料（168）
6.1.9微晶格取向对力学性能和渗透率的影响（168）
6.1.10结论（171）
6.2一种受Hall-Petch关系启发的结构设计策略解耦微晶格超材料（172）
6.2.1引言（172）
6.2.2受织构启发的微晶格超材料设计（173）
6.2.3微晶格的制造精度（176）
6.2.4力学性能的Hall-Petch关系（177）
6.2.5传质性能的Hall-Petch关系（179）
6.2.6力学性能和传质性能的解耦与优化（183）
6.2.7分层微晶格骨支架设计（184）
6.2.8结论（184）
第7章板格超材料（187）
7.1具有半开孔拓扑结构的增材制造板格超材料的可调谐力学性能（187）
7.1.1引言（187）
7.1.2结构设计和有限元建模（188）
7.1.3板格超材料的可调力学性能（194）
7.1.4结论（206）
7.2激光选区熔化制备Ti-6Al-4V板格支架的各向异性力学和质量传输性能（207）
7.2.1引言（207）
7.2.2各向异性板格超材料和实验方法（208）
7.2.3各向异性板格超材料的机械和质量传输性能（213）
7.2.4板格支架和人体骨骼的力学和质量传输性能比较（222）
7.2.5结论（224）
第8章商业前景和未来研究方向（226）
参考文献（228）