骨头、鸟类羽毛和木材等天然材料尽管具有不规则的结构，但仍具有智能的物理应力分布方法。然而，应力调制与其结构之间的关系仍然难以捉摸。

一项融合机器学习、优化、3D 打印和压力实验的新研究使工程师能够通过开发一种可复制人体骨骼功能的材料来深入了解这些自然奇观，用于骨科股骨修复。

股骨(大腿的长骨)骨折是人类常见的损伤，并且在老年人中很常见。破裂的边缘导致应力集中在裂纹尖端，增加了裂纹延长的机会。修复股骨骨折的传统方法通常涉及外科手术，用螺钉将金属板固定在骨折周围，这可能会导致松动、慢性疼痛和进一步损伤。

这项研究由伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校土木与环境工程教授张雪莉和研究生贾英奇与北京大学刘克教授合作领导，介绍了一种新的骨科修复方法，该方法使用完全可控的计算框架来产生模仿骨骼的材料。