金属晶格超材料已在生物医学、航空航天、国防与热工程展现出变革潜力，却在海洋领域长期受阻。根结在于：这类结构可以做到极轻——密度不到水密度的十分之一——但其开放、相互连通的孔隙会让水自由进入，一旦进水，浮力被迅速抵消，再轻的金属骨架也照样沉没。

钛合金本就是“沉”的。本研究采用的 Ti-6Al-4V，本征密度高达 4.43 g/cm³，约为水的 4.4 倍。过去只要用激光粉末床熔融（PBF-LB）造出空心支柱晶格，外界默认它必沉无疑。这也让金属晶格长期被挡在码头、浮标、漂浮传感器等海洋基础设施之外。

空心支柱内注入可膨胀聚氨酯，把“进水通道”变成“密封浮舱”

RMIT 增材制造中心（RCAM）与法国国家艺术与工艺学院（CNAM）团队的破局思路很巧妙：先用 PBF-LB 激光粉末床熔融造出 Ti-6Al-4V 空心支柱晶格（HSLs），再把可膨胀聚氨酯（PU）泡沫注入每一根支柱的内部通道。泡沫在支柱内以 1:9 至 1:12 的比例膨胀，形成闭孔 PU 填充，密度仅 0.077–0.112 g/cm³——轻到足以拉低整体重量。

关键在于“外开内封”：外部晶格几何保持完全开放、可透水，而内部支柱通道被泡沫密封。结构因此同时保留开放渗透性与低于水的骨架密度（<1.0 g/cm³），既让水从缝隙流过，又靠密封的泡沫撑住浮力。这是一种“即使水穿身而过、仍稳稳漂浮”的全新架构。

一个排除“外部可通达孔隙”的新度量，给工程师一条简单设计准则

传统密度计算把所有开放空间都计入体积，但水能占据这些空间、对浮力毫无贡献—— submerged 的一刻这套数学就失效。团队因此提出“骨架密度”：只计算不进水的那部分——钛壁，以及被密封泡沫填充的通道。只要骨架密度低于周围液体密度，即便水从所有外部开口流过，结构照样漂浮。

同密度下强度高 70%，海水两周仅失重 0.15%

在约 0.27 g/cm³ 的体积密度下，钛-PU 混合结构屈服强度达 10.3 MPa，约为同密度标度高密聚乙烯（HDPE）的 1.9 倍、316L 不锈钢的 1.5 倍；中文报道折算为“同总密度下比不锈钢或高密度聚乙烯强 70%”。轻量化的同时，它并未牺牲强度。

耐蚀性同样过硬。在墨尔本 Port Phillip Bay 取来的天然海水中浸泡两周后，晶格质量仅损失 0.15%，屈服与压缩强度下降均不到 1%——远优于同场景下的不锈钢与高密度塑料。

真正的亮点：严重结构损伤下的漂浮韧性

团队对漂浮晶格施加受控压缩，并在每一级失效节点检查浮力：达到极限抗压强度后、初始节点断裂后、乃至整层晶格断裂后，它依然漂浮。只有当致密化开始、体积被压实把骨架密度重新推到水之上时，才沉没。4.0 mm 变体预测临界漂浮应变约 26%，实测致密化应变达 37.2% ± 0.006%——远超预期的安全余量。

100 mm 浮标、45° 翻滚不沉，无需密封套管与额外浮体

为验证工程可行性，团队 3D 打印了一个 100 mm 高、85 mm 宽的海洋浮标原型，在湍流海水罐中绕中心轴连续旋转至 45 度仍稳定漂浮，全程无需密封套管、保护涂层或附加浮体。项目负责人、杰出教授马谦（Ma Qian）表示，下一步将放大零部件，并在真实海洋与深海条件下测试长期性能。

更值得能源与海洋读者关注的是其“单件式”潜力：当前钛质海工部件依赖外挂浮力材料，而钛-泡沫混合结构把浮力“织”进本体，省去一道装配。马谦还指出，改变钛框架内部填充材料，就能把类似结构定制用于能量吸收、热管理、振动控制等场景。

从“轻却沉”到“轻且浮”，RMIT 与 CNAM 的这项世界首例，靠的不是更轻的金属，而是一套重新定义浮力的设计语言——骨架密度。对海上新能源而言，它意味着浮标、传感器、乃至漂浮式风电的浮体，可能迎来一种更耐蚀、更强韧、失效也能保浮的新材料范式。论文已发表于《Advanced Materials》（DOI: 10.1002/adma.74641），距真正下海，只差放大与深海验证这一步。