手性结构的负泊松材料是近年来的研究热点,其具有反常规的物理性质和力学性能,与传统材料相比,具有较多的优势。我国“十三五”规划中明确提出要加大对包括智能材料、超材料等新材料的研发工作。具有负泊松比效应的超材料在功能材料中扮演重要的角色,在生物机械、电子、航空航天行业和半导体光学元件中具有广泛应用潜力。首先,采用手性胞元结构的正手性和反手性的两种手性组合方法,建立了三角胞元和四角胞元两种平面手性结构。使之在屈曲条件下形成具有正泊松比效应和负泊松比效应的三维食管支架结构。基于生物仿生学的思想,设计了瓣状褶皱的括约肌内衬,与食管支架结构组合形成具有括约功能的仿食管管道结构。其次,采用有限元分析软件ANSYS Workbench,建立食管支架和仿食管管道的有限元模型,考察食管支架在单向载荷作用下的变形特征。通过食管支架在食管内的受力状态,分析食管支架的支撑性能、柔顺性能以及径向压缩比性能,研究食管周向不同单胞数目和不同手性结构对其力学性能的影响规律。针对具有括约功能的瓣状褶皱仿食管管道结构,在单向载荷作用下的扩张与收缩闭合功能,研究瓣状褶皱花瓣数目和不同手性食管支架类型对括约功能影响的规律。最后,针对食管支架及具有括约功能的瓣状褶皱仿食管管道结构,讨论人体喝水时水流作用对其性能的影响。通过模拟人体喝水时水流流经食管的物理环境,设置流固耦合分析的流体条件和固体条件,分析水流作用对食管支架和仿食管管道结构的变形及应力状态的影响。从而检验所设计的仿食管管道结构在生物医学应用领域的可行性和安全性。