超材料的智能设计研究进展

作     者：代铁琳 金刘超 尚宸 翟晓雅 傅孝明 刘利刚 Dai Tielin;Jin Liuchao;Shang Chen;Zhai Xiaoya;Fu Xiaoming;Liu Ligang

作者机构：中国科学技术大学数学科学学院合肥230026 香港中文大学机械与自动化工程学系中国香港999077 中国科学技术大学大数据学院合肥230026 

基　　金：国家自然科学基金青年基金(62402467) 国家自然科学基金面上项目(62025207) 中国科学院战略重点研究计划(XDB0640000) 中央高校青年创新重点科研基金(YD0010002010) 浙江大学计算机辅助设计与图形系统全国重点实验室开放课题(A2303) 

出 版 物：《计算机辅助设计与图形学学报》 (Journal of Computer-Aided Design & Computer Graphics)

年 卷 期：2025年第37卷第1期

页      码：1-27页

摘      要：超材料是一种人工合成材料,其结构经过精心设计和精密控制,表现出不同于自然材料的特殊性能,这些具有独特功能的超材料在光学、电磁学、声学、力学等领域具有重要的应用价值.然而,传统的超材料设计通常依赖于人工经验,导致设计周期长,缺乏灵活性和可调性,难以实现大规模快速设计与量产.高效设计与性能调控超材料已成为CAD、机械工程和材料科学的重要研究方向.近年来,随着人工智能算法的快速发展,智能算法在超材料设计领域中的应用越来越广泛,展现出高效优化、生成多样性结构、缩短设计周期等优势.文中对超材料的智能设计研究进展进行综述,首先介绍超材料的基本概念和发展历史;然后从实际需求出发,阐述了超材料的应用领域与设计问题;提出了智能算法的核心问题是数据的表示与数据集的构建,针对这2方面进行详细的阐述与对比分析;还介绍了智能优化算法的框架;最后总结超材料设计领域所面临的高质量数据集匮乏、多目标优化难题、高分辨率超材料的高效计算等挑战,并展望了该领域未来的发展趋势即面向多样化功能需求的“可表达”“可编辑”“可分析”“可优化”和“可制造”的研究.

主 题 词：超材料设计 智能算法 几何表示 结构优化 超材料数据集 

学科分类：1305[艺术学-设计学类] 13[艺术学] 08[工学] 080203[080203] 081304[081304] 0802[工学-机械学] 0813[工学-化工与制药类] 080201[080201] 

核心收录：

D　O　I：10.3724/SP.J.1089.2024-00279

馆 藏 号：203157403...