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当前汽车轻量化产业的快速发展推动新材料不断涌现。鉴于此，“中国制造2025”将新材料作为十大重点领域之一，提出新材料是实现“制造强国梦”的基础。同时，未来汽车轻量化的解决方案更倾向于将多种材料组合并进行结构优化，以充分发挥各种材料的自身优势，最终实现产品性能的最优化。作为新型材料的代表，微结构材料（Architected Cellular Materials,ACM）所具备的卓越性能优势可实现这一目标。
本书主要从科学理论和应用技术两个层面浅显易懂地介绍微结构材料。第1章对微结构材料进行总体概述，以系统了解微结构材料的概念、分类及国内外应用现状；第2章、第3章分别从自然界动物和植物的角度出发，指出微结构材料的仿生起源及存在本质；第4章着重介绍微结构材料特性，包括力学性能、结构特性、性能预测及优化设计方法，为后续更好地将其应用于实践打下基础；第5章讲述基于人类需求设计的人工微结构材料，基于此，人工微结构材料的发展势必推动传统制造工艺的改进及新兴制造工艺的衍生（第6章）；针对汽车安全界存在的关键问题，用微结构化技术解决耐撞性与轻量化之间的冲突，将安全和轻量化等进行有机整合，提出安全技术未来发展的多途径解决方案（第7章）；同时，针对噪声与振动技术难题，将具备特殊结构的微结构材料应用于吸声减振领域（第8章）；此外，通过对微结构材料进行定向设计，既可以起到隔热作用，又可起到强化传热的效果（第9章）；以非充气轮胎为例，阐述微结构材料在非充气轮胎中的应用（第10章）；将微结构材料与先进增材制造技术进行深度融合，实现微结构材料的高精度和高维度设计，开发出更多功能多样性和材料多样性的优异材料（第11章）。如果说车联网在汽车安全、节能环保方面的价值是间接的，那么智能网联汽车在提高行驶安全性方面的核心价值则是直接的。作为新型汽车产业链中的重要发展方向之一，先进材料的使用、新型制造工艺的开发以及先进结构的优化设计将有效助力智能网联汽车行业的发展，推进智能座舱、航空航天等高精尖领域的研发进程，加快未来生态出行的脚步。
目前新材料呈现多元化的发展趋势，单一材料已不能满足部件的使用性能需求 [1] 。未来汽车轻量化的解决方案更倾向于多种材料组合，且内部进行结构化处理，以充分发挥各种材料的优势，最终实现最优的产品性能。作为典型的新型结构材料代表，微结构材料所具备的性能优势不容小觑 [2,3] 。传统结构材料经过一系列的演变过程，由实心结构逐渐转化成格栅和工字形结构，直至目前常用的复合材料。而材料的微结构化处理使得结构材料一体化设计得以快速发展 [4-6] ，结构材料的演变过程如图1-1所示。
图1-1 结构材料的演变过程
由图1-1可知，工程发展史是材料不断更新迭代的发展史，从最初实体结构的广泛应用到桁架/实体材料的混合使用，再到质量更轻、性能更优的复合材料使用，最后逐渐发展为轻量化、多功能微结构材料，工程材料更加多元化。其中，微结构材料以其优异的性能愈来愈受到青睐。开发性能更好、成本更低的微结构材料，并将其广泛应用于车辆、机械、建筑和航天等重要领域，是引领“中国制造2025”新材料革命必不可少的重要一环，微结构材料的推广和应用将给传统材料带来全新的注解，注定会带来一场前所未有的颠覆性革命。