自然界中存在着各种性能优异的软质和硬质生物结构材料,它们为先进人工合成材料的设计提供了灵感。现有的研究大多集中在硬质仿生材料,而对软质材料的关注甚少。该报告介绍一种软质网状材料的确定性仿生设计方法,可以实现应力-应变响应的精确调控来匹配生物组织的非线性力学性能,设计出的新型材料可以应用于柔性电子器件和组织工程等领域中。这种设计利用具有不同曲线形式微结构(如马蹄形、锯齿形等)的可延展网状骨架来实现各种类型的特殊力学响应,包括J形应力-应变曲线,大范围可调控的负泊松比等。通过建立力学理论模型,实现了这种材料对人皮肤应力-应变曲线匹配设计时的快速优化。在骨架设计时结合水凝胶,可进一步实现非常规的负溶胀性能,以及可控的各向同性或各向异性响应。此外,该报告将介绍基于这些新型软质网状材料在生物医学领域的一些应用,比如完全吻合人体表皮力学性能的皮肤电生理学传感器,可远程操控的药物注射器等。