湖北日报全媒记者 张歆 通讯员 焦思勤

一块看似平平无奇的材料，可实现“纵向拉伸时横向膨胀，纵向压缩时横向收缩”的特殊性能。12月10日，记者从中国地质大学（武汉）获悉，该校珠宝学院“宝石矿物材料与设计智造”研究生导学团队构建了“三维手性负泊松比结构”，该成果在国际期刊《Materials & Design》上作为封面文章发表。

“反常识”负泊松比结构仿生人手

三维手性负泊松比结构。湖北日报全媒记者 张歆 摄

在该校珠宝学院湖北省珠宝工程技术研究中心，记者看到了3D打印的试验样品。样品由无数条曲线构成，整体结构远看像方便面，近看又似铜钱串，从某个方向按压、拉伸时，其他方向也同步收缩或扩张，具有“反直觉”特性。

“每条曲线就是一个‘手性结构’，四条曲线组合成‘四手性’单元，样品由无数个‘四手性’单元组合而成，在伸展过程中好比人手，实现整体张开和收缩。”论文第一作者珠宝学院博士生潘瑞琪比画道，具备整体张开、收缩性能的材料的结构，被称为“负泊松比结构”，她所设计的立体样品，平面上由“四手性”单元组成，纵轴上则由“Z字结构”连接，三维样品整体表现出“负泊松比性能”。

这一新结构有何特点，能用在何处？潘瑞琪介绍，结构内部充满孔隙，在施加压力时，受力更均匀，能量吸收效果较好，可用于复杂曲面贴合的场景，比如作为烧伤患者的术后紧身衣材料，也为智能穿戴、生物医疗、航空航天等领域带来新的设计思路。

艺术生转型理工科做设计

地大珠宝学院湖北省珠宝工程技术研究中心师生作品。湖北日报全媒记者 张歆 摄

潘瑞琪本科阶段学习珠宝设计，是一位实打实的艺术生，本硕博升学深造的过程中，实现了从设计学到科技艺术融合的转型。

潘瑞琪坦言，转型是伴随着科研进行的。珠宝设计专业对学生的动手要求高，需要掌握多种首饰制作工艺及建模技能，在硕士阶段，她对增材制造产生了浓厚的兴趣，博士攻读的科研要求又促使她进一步深化结构相关的知识。

“遇到读不懂的专有名词，我就去查，发现背后有更多个专有名词在解释它。”回忆初探科研的过程，潘瑞琪用“两行泪”形容，在不断的阅读和尝试中，一步一步解决问题。以此次的科研成果为例，“四手性结构”有悬空部分，在3D打印时由于缺乏支撑而缺损，她在材料的纵向设计出“Z字结构”，起到支撑作用的同时，将样品性能从二维扩展到三维，实现了设计和制造上的创新。

“宝石矿物材料与设计智造”研究生导学团队指导教师李妍评价，成果不仅在理论层面具有创新意义，更从实践层面为“设计-材料-制造”多学科交叉领域探索出一条切实可行的路径。

艺科交叉“产出”新成果

事实上，该校珠宝学院湖北省珠宝工程技术研究中心的师生团队中，不少学生都有和潘瑞琪类似的科研经历，在专业学习的过程中，从单纯的艺术生逐渐向理工科转型，在增材制造、结构设计、虚拟模型等方向开展科研。

博一学生应枝本科时读珠宝设计，主要做传统工艺设计，在接触行业的过程中，感受到产业化的行业趋势以及数字技术的必要性。

“我做出的设计最终要用机器生产出来，数字化生产是制造行业未来趋势，我就不可避免地要去面对结构设计、材料制作、智能制造等方面的问题，那就要通过学习和实践去解决。”应枝说，转型发生得十分自然，科研成果是艺科交叉的产物，不久前，在学院教师殷杰、汤凡渺的指导下，她所在的学生团队基于粉末床熔融技术制作出金属竹编，获得了2025年3D打印创新创意大赛的一等奖。

据悉，该校珠宝学院正积极推动宝石学与设计学科协同转型，将人工智能、增材制造、材料计算等前沿科技与宝石材料研究、鉴定技术、传统工艺等深度融合，持续探索“科学+艺术+技术+文化”的融合创新路径，旨在推动珠宝行业在材料创新、文化传承与科技赋能的多轮驱动下，实现全产业链的高质量、可持续与前瞻性发展。

地大珠宝学院湖北省珠宝工程技术研究中心师生作品。湖北日报全媒记者 张歆 摄