近日，宁波大学马廷锋教授课题组在固体力学旗舰期刊《Journal of the Mechanics and Physics of Solids》上发表学术论文“Anomalous size effects with fixed criticality in bistable flexible mechanical metamaterials” (J. Mech. Phys. Solids. 106296 (2025) )，通过理论和实验手段系统地研究了双稳态力学超材料中的反常尺寸效应，在定量层面上揭示了该反常效应。

宁波大学为论文署名第一单位和唯一通讯单位，宁波大学硕士研究生唐泽寰（现已进入兰州大学读博）为论文第一作者，马廷锋教授为论文唯一通讯作者。宁波大学硕士生苏博悦、博士生吴博伟、硕士生康鹏飞及华南理工大学博士生夏清也参与了该工作。

由于低能变形对缺陷或约束、边界条件和非线性的敏感性，目前对低能变形的研究多侧重于利用这些特性获得特定的变形分布，然后通过不同的变形分布获得不同的有效刚度。然而对于力学超材料，结构的尺寸对有效刚度的影响具有不可忽视的影响。例如，在小尺寸结构中，传统的柯西连续介质力学理论不再适用，小尺寸结构的有效性能（如有效刚度）可能与大尺寸结构的有效性能存在显著差异。对于承载低能变形的单稳态力学超材料，研究人员通过离散模型捕捉到了结构刚度随尺寸增大而增大的反常现象，这种反常行为最终会消失，其衰减长度会收敛到一个与尺寸无关的特征量，然而该类反常行为消失的具体临界点仍无法被准确地描述。

    本工作通过理论和实验手段，系统的研究了双稳态柔性力学超材料链中的反常尺寸效应（刚度随尺寸的增加先增后减）。我们在双稳态链的两种稳态下，特别是在任何初始配置和任何参数柔性铰链下，观察到了具有恒常临界性和振荡临界性的反常尺寸效应。这两种临界性恰好划分了刚度变化的递增和递减区间，恒常临界性对应着由竞争机制实现的反常尺寸效应，而振荡临界性则对应一种由新机制（相消机制）实现的反常尺寸效应。在由相消机制实现的反常尺寸效应中，由完全相消的变形产生的奇异特性使其具有极强的鲁棒性。这种鲁棒性体现在：该反常效应不再局限于线性小变形，即使在非线性大变形下，仍然能稳定地被观察到。我们的研究在定量层面阐释了柔性力学超材料的反常尺寸效应，提出的相消机制也明显拓展了该反常效应的应用范围，所提出的两种临界性为双稳态柔性力学超材料反常尺寸效应设计提供了关键定量依据。

该工作的主要结果图如下：

论文链接：DOI:https://doi.org/10.1016/j.jmps.2025.106296

    马廷锋，现为宁波大学力学学科教授、博士生导师、骨干成员，担任浙江-意大利“智能材料与先进结构”省国际联合实验室副主任、宁波大学压电声波器件技术实验室副主任。2011年毕业于清华大学，获得博士学位，并获清华大学优秀博士论文奖。同年进入宁波大学工作，分别于2014年和2018年在美国内布拉斯加大学林肯分校和密苏里大学做访问学者。

马廷锋教授近年来主要从事器件波动力学、新型压电声波传感器、声波与力学超材料及其应用等方向的研究工作。承担国家重点研发计划1项（第二单位主持人），主持国家自然科学基金-面上项目3项，主持浙江省自然科学基金-重点项目等省部级项目6项和宁波市科创甬江重点研发计划-国际合作项目1项，在JMPS、JSV、PRApplied、JASA及Sensors and Actuators B等领域内重要期刊发表SCI论文70余篇，授权发明专利5项。目前担任中国力学学会波动力学专业组成员、浙江省振动工程学会理事、浙江省力学学会固体力学委员会副主任、上市公司宁波柯力传感科技有限公司技术顾问等职位。

    课题组每年招收具有力学、物理和机械背景的学生攻读博士和硕士学位，欢迎推荐！