从伊斯兰瓷砖的几何对称，到折纸结构展现出的多样力学行为，各种文化图案中蕴含着丰富的结构形式。受这些文化几何形状启发，爱丁堡大学的研究团队尝试将汉字作为结构单元，设计并测试了一类由汉字构成的超材料——这类材料的关键性能主要取决于其内部图案结构，而不仅仅是材料本身的化学成分。相关成果已发表在《应用物理学杂志》上。

研究作者 Parvez Alam 指出：“某些汉字具有非常鲜明且独特的几何特征，从直观上看，这些形状似乎可能展现出与众不同的力学性能和行为。”

汉字中常见的曲线、横梁以及笔画粗细和形状的渐变，再加上它们天然适合被嵌入规则的方格单元，使得汉字非常适合作为构建功能性结构单元的基础图案。

Alam 表示：“这些几何特征在超材料设计中非常常见，这也促使我们思考：这些古老的汉字能否同样作为非常规超材料的结构基础，赋予材料特殊的性能和响应？”

在这项工作中，作者选取了四个结构简单、彼此相关的汉字，构建并测试了对应的材料结构。这四个字在几何上逐步叠加：

• “人”字形似一个略呈锥形的倒 V 形；
• “大”字是在“人”字中间增加一横；
• “天”字则是在“大”字顶部再加一横；
• “夫”字与“天”相似，但上方的横画略短，并且位置稍有偏移。

研究人员对这些由汉字图案构成的材料施加压力载荷，观察其变形与失效过程，并从中提炼出可推广到更广泛超材料设计中的一般规律。结果显示，细长且向外发散的结构部分——例如“人”字的两笔——最先发生变形，清楚地表明曲率和细长结构对材料刚度与柔韧性的显著影响。

同时，带有横笔画的字形会将载荷更均匀地分散到相邻区域，说明横梁结构在提高整体稳定性、延缓局部失效方面非常有效。这为在超材料中合理布置横向支撑提供了直观的设计思路。

作者指出，以符号和文字为基础的结构设计，不仅能为工程与材料科学提供新思路，也为与历史学、语言学等领域的学者建立联系提供了桥梁。在成千上万的常用汉字中，本研究只选取了四个简单且彼此关联的字形作为初步探索对象。

Alam 将这四个字形形容为“浩瀚汉字海洋中的一滴水”，并强调，潜在的超材料设计灵感同样可以来自孟加拉文字、阿拉伯文字以及各种书法艺术等其他符号体系。

“符号的价值不仅体现在工程设计上，它们也应该激发不同类型的学习兴趣。我希望这项研究能鼓励更多跨学科的交流与合作。”Alam 说，“STEM 很有趣，其他一切同样有趣。”