序

轻量化终极解决方案——微结构材料，这是大自然给我们的启迪，捧着这本由全球多个学者精心编撰的书稿详读，与微结构材料的神秘结构和未来无限可能的拓展进行一场酣畅淋漓的时空穿越：书开时，对轻量化方案的疑惑和对未来车辆技术发展的畅想统统浮现；书闭后，个个不解皆柳暗花明。本书旨在成为一个指引，助力其在车辆部件设计与开发等轻量化共性关键技术的提升，并为推动其在智能制造领域的深入应用注入新活力。

微结构材料作为一种新型结构材料，兼顾部件轻量化与高性能的需求，倘若恰当地运用于车辆部件中，车辆轻量化和绿色化技术会如虎添翼。故而本书将从自然界动物和植物的微观结构角度切入，阐述其得天独厚的几何特性、吸能特性及其多样化的表现形式，同时从研究学者的视角解读增材制造技术的潜力及其与微结构材料巧妙融合的天马行空无限想象的创意能力。除了一种“恍然大悟”的分享驱动，出版本书还源于一种使命感。我曾经从业于欧美汽车行业多年，深知精细的工匠精神是如何渗入到基因中的一种难以替代的竞争力，也深知国际智能制造发展将从基本微结构产生的一种叹为观止的原创力。近几年，我们团队在先进车辆轻量化技术方面做了丰富的研究，并与密歇根大学和吉林大学等合作，致力于微结构复合材料在车辆轻量化上的研究与应用，并在微结构、材料和性能一体化优化设计方法方面取得重大进展。同时，先进增材制造技术可打印各种复杂形状的产品，包括一体化结构、仿生学设计、异形结构、点阵结构、薄壁结构、梯度合金结构、超材料/结构等。

在新一轮科技革命背景下，为践行“资源利用集约化、生产过程低碳化”的生态理念，轻量化和绿色化一直是技术发展的主线，已成为世界各国制造业的“逐鹿点”，也是实现中国制造业节能减排、可持续发展的必经之路。而车辆、高铁、建筑和航空航天等我国急需发展的诸多重点领域在轻量化基础前沿和共性关键技术方面，仍需借鉴国际先进的轻量化设计理念。若要在轻量化技术领域取得新突破，一定要重视基础研究，可谓任重而道远。

本书为工程技术人员和科研工作者提供必要的轻量化和绿色化技术第一手必备知识，全书共分为11章，第1章引入了微结构材料构型及其研究现状，第2、3章分别从仿生角度生动阐述了多种天然微结构材料，第4、5章详细描述了其结构特性与变形机理等，第6章概括了五种制备方法，第7、8章站在吸能减振的角度阐述了其在车辆安全及NVH领域的应用前景，第9章介绍了毫米级无序、有序通孔微结构材料及纳米级微孔隔热材料在热/质传递领域的应用，第10章从力学特性角度叙述了其在非充气轮胎的应用潜力，第11章聚焦于先进增材制造技术。最后，提出智能生态出行是未来智慧城市的重要纽带和主动脉，将深刻影响全球未来出行的新格局。

本书组织了全球数位汽车行业专家，历时三年半，共六轮编撰合作完成。马芳武教授（SAE Fellow）担任全书的主编著和总校对工作；马正东教授（美国密歇根大学）对于本书的核心章节给予了高屋建瓴的指导；丁祎教授（美国加利福尼亚州，北汽研究院）在本书写作过程中给予了许多实质性指导，并参与了整书终稿的校对；赵颖博士（西南大学）担任全书的主编写和总校对工作。本书第1、2、6章由梁鸿宇（吉林大学）写作；第3、11章由王国旺（东风日产乘用车公司）写作；第4、5、10章和全书展望由赵颖博士（西南大学）写作，其中第4章4.4.1节由闫晓磊教授（福建工程学院）写作；第7章由杨猛博士（中国重型汽车集团有限公司）写作；第8章由陈书明教授（吉林大学）写作；第9章由沈淳副教授（吉林大学）写作。在此，对以上辛苦参与本书编撰的全体人员表示衷心的感谢！

相信本书将以与众不同的视角带给车辆轻量化界一个“惊喜”。希望此书能成为行业的必读案前书，协助开拓微结构材料与增材制造技术更多值得惊叹的奇迹！最后，特别鸣谢机械工业出版社在本书写作与出版过程中给予的支持与帮助。

马芳武吉林大学教授
2021年1月18日