表面納米化多穩態金屬板殼技術源自先進結 構材料研究中心自主智慧財產權的表面納米 化技術，通過使用大量隨機方向高速運動的 小球轟擊材料表面，在板殼局部區域進行特 殊的納米化處理，在金屬板殼材料中引入高 密度納米孿晶和將金屬晶粒細化至納米尺 寸，從而顯著提高局部納米化材料的屈服強 度和增加板殼的彈性變形能力。同時，大量 高速轟擊在金屬板殼材料的正反面逐漸積累 大量塑性變形，受限於沒有處理的區域的約 束作用，金屬板殼在壓應力狀態下沿法向上 下的兩個方向發生橫向的屈曲變形，並隨著 納米化處理程度的增加而增加。向上或者向 下的兩個屈曲變形後的形態由於納米化材料 彈性變形能力的顯著增加，兩個穩定形態可 以在外荷載作用下放生形態轉換，從而實現 局部雙穩態效應。

通過在同一塊金屬板殼中處理多個納米化區 域，由多個局部雙穩態區域構建多穩態板殼。 多個局部雙穩態效應在同一塊板殼上的耦合 疊加，可以實現可設計形態的多穩態金屬板 殼，其多個穩定形態跟局部納米化區域的形 狀、尺寸、納米化程度及其分佈關係相關。 另一方面，為更好地設計多穩態金屬板殼， 研究團隊還將經過表面納米化處理實現的多 穩態金屬板殼進行機械塑性再加工，比如彎 折或者整體塑性彎曲變形等，經過機械再加 工的多穩態金屬板殼可以在整體發生形變後 保持多穩態特性，即局部納米化區域的應力 場並不會因為塑性加工產生的殘餘應力場疊 加而失去雙穩態效應。

研究團隊針對表面納米化多穩態金屬板殼建 立了相應的理論模型用於預測和指導其形態 加工，在獲得其穩定形態的預測理論模型和 製備工藝的基礎上，研究團隊開展了局部雙 穩態區域在外部點、線、面荷載作用下的形 態轉換特性的研究，並獲取了激發其形態轉 換的相應的外部荷載最優佈置形式。研究團 隊進而提出了使用機械驅動杆和氣動吸盤的 形式進行雙穩態和多穩態金屬板殼的遠端無 線可控的形態轉換，並開發了相應的驅動系 統，實現了雙穩態和多穩態金屬板殼的形態 轉換。

研究團隊將雙穩態和多穩態金屬板殼應用于 水下設備和可變機翼，開發了由結構形態轉 換實現的水下剖面水質監測系統和可變機翼 結構模型。相應的技術方案獲得了中國高校 科技成果交易會特別金獎，中國（上海）國 際發明創新展覽會金獎，全國發明展覽會“發 明創業獎項目獎”金獎等獎項。

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