弹性性质大范围可调的力学器件在工业生产生活中有很强的实用价值，但是在自然界中极为罕见。多年以来，人们一直希望通过超构材料结构的设计，实现在弹性性质方面能灵活反馈外力的功能器件。之前的研究主要集中于基于晶体结构的超构材料，对非晶结构研究的很少。通过最近一段时间的一系列严格数学分析，发现无序结构在设计超构材料结构方面也很有前途【1】。

（图一） 在力学网络系统中，通过去除对剪切模量（G）或者体积模量（K）影响较大的链接，可以达到独立调控系统G和K的目的；同时，通过在完全三角化的区域添加交叉链接，可以同时增强G和K，而且保持G和K之比不变。

最近，北京计算科学研究中心由徐辛亮教授领导的理论小组和香港中文大学徐磊教授领导的实验小组通力合作，在二维和三维力学网络系统中都发现了与系统拓扑性质相关的仿射-非仿射相变。基于这一相变，这些研究人员通过数值模拟和实验实现了一个力学弹性性质高度可调（从像固体一样的仿射式性质到像液体一样的非仿射式性质）的单一器件。具体来说，该器件既展示出从正到负高度可调的泊松比，又可以在保持泊松比不变的情况下增强整体的硬度（图一）。总的来说，这一研究一方面从基础的角度揭示了体系弹性性质和组份结构拓扑性质之间的关联，另一方面在设计基于超构材料的力学器件方面也展示了很强的使用价值。研究成果在领域内得到了广泛认可，最终在《自然·材料》杂志成文发表【2】。

【1】J. W. Rocks, N. Pashine, I. Bischofberger, C. P. Goodrich, A. J. Liu, and S. R. Nagel, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 114, 2520-2525 (2017).

【2】X. Shen, C. Fang, Z. Jin, H. Tong, S. Tang, H. Shen, N. Xu, J. H. Y. Lo*, X. L. Xu*, and L. Xu*, Nat. Mater. (2021).