美国加州大学圣地亚哥分校、密歇根大学与法国国家科学研究中心勒芒声学实验室的联合团队，在《自然·通讯》发表突破性成果，首次证实特定频率的声波可精准操控拓扑超材料中的“机械扭结”，从而实现对材料刚度的远程、按需调控。这一发现为开发智能防护装备、仿生机器人肌肉及可调节刚度的医疗植入物提供了全新思路。
机械扭结是材料内部两种不同状态的分界线，其位置决定了材料局部是柔软还是坚硬。传统材料中，扭结受能量势垒束缚难以移动，即便此前有研究尝试用声波驱动，结果也往往混乱且不可预测。此次研究团队设计了一种结构主导而非成分主导的特殊材料模型，使其内部移动扭结无需克服能量势垒，从而实现了声波的“牵引”效应。
在该模型中，扭结所在区域保持柔软，其余部分则随距离增加刚度呈指数级上升。声波脉冲如同“声力牵引器”，将扭结从一端拉向另一端，使材料整体刚度分布发生翻转。实验构建的由旋转圆盘与弹簧组成的宏观模型生动展示了这一过程：短促声波脉冲使扭结逐步移动，持续振动则能将其拉至链式结构末端，彻底改变软硬分布。
尽管目前该成果仍属于基础研究的“玩具模型”，且主要实现“拉”而非“推”的操控，但其对扭结运动的精准控制已远超以往水平。计算机模拟进一步揭示，声波与扭结相互作用时，部分反射部分透射，动量传递驱动扭结持续位移。未来研究将探索三维版本及原子尺度的应用可能性。
对于中国材料行业而言，这一“声控刚度”技术提示了通过结构设计而非化学成分改变材料性能的新范式，在柔性电子、智能穿戴及生物医学工程领域具有广阔的转化潜力，值得国内科研机构与产业界密切关注并布局相关底层技术。