负泊松比结构材料是一种新型功能超材料,在抗压痕阻力、断裂韧性、剪切刚度、吸声吸能等方面优势显著,在航空航天、减震吸能、光学传感等领域得到了应用。在医学领域,多孔结构因其机械性能良好、易于调控,常被用于设计金属多孔骨植入体。以往的金属人工骨植入体研究以正泊松比多孔结构为主,而少有针对负泊松比多孔结构的设计研究。为此,本文开展负泊松比多孔结构骨胞元结构的设计与力学性能研究,探索其在人工骨植入体的应用优势。具体研究如下:（1）基于不同负泊松比胞元设计人工骨结构,研究其力学特性,评测不同负泊松比结构与人体骨结构的匹配度。设计了基于内凹、手性、旋转多边形的负泊松比人工骨结构,借助选区激光融化成型技术制备Ti6Al4V负泊松比多孔植入物样件,进行成型质量的评测,并采用压缩试验测定其结构力学性能,分析不同结构与人骨力学性能的匹配度。结果表明,在给定胞元尺寸下,孔隙率为65%～85%的三种负泊松比多孔结构,均能有效降低植入体弹性模量从而实现与人骨性能相匹配;多边形各结构弹性模量为1.05～2.169GPa适用于松质骨替换,内凹各结构弹性模量为1.812～3.172GPa与人体密质骨更为贴近,而手性结构弹性模量为1.548～2.998GPa介于两者之间,通过进一步调整结构参数有望实现力学性能的广跨度调控。（2）以手性结构为对象,研究负泊松比胞元结构参数对人工骨结构力学性能的影响规律。采用响应面法进行试验设计,构建有限元压缩模型,探究分析胞元结构参数对力学性能的影响规律,并通过实验进行验证。结果表明,胞元尺寸与弹性模量、屈服强度和泊松比成反比,胞元高度和支柱直径与力学性能呈正相关,泊松比与胞元高度成反比,与支柱直径成正比,弹性模量与圆环直径成反比,屈服强度及泊松比与圆环直径成正比;通过多元线性回归法建立的回归模型误差较小,有较高的可靠性。通过胞元结构参数的调整,在满足抗压强度的条件下,弹性模量可在0.629～7.262GPa范围内调控。可知,通过结构参数调整能够实现手性结构力学性能在人骨适宜范围内的广跨度调控。（3）基于人工神经网络建立手性胞元结构参数与人工骨结构力学性能间的数学模型。在响应面法设计的试验数据组的基础上,通过随机取样扩充数据集。以结构参数为输入,以屈服强度和弹性模量为输出,建立3层BP神经网络模型,采用Levenberg-Maruardt法训练模型,并通过实验数据验证模型泛化性能。结果表明,所建立的神经网络模型,能够满足负泊松比多孔金属骨植入体的性能预测要求。