力学超材料(Mechanical metamaterials)是通过人工结构形成的复合物,具有天然材料所不具备的异常性质,可以实现某些奇异功能或比同类功能器件在性能上更为优越的新功能器件。被广泛的应用于航空航天、生物支架、微电子、光学、声学、电磁学等领域。常用的力学超材料加工方法有双光子聚合技术、直接激光烧结技术、熔体静电纺丝技术、纳米压印技术等。其中,双光子聚合(Two-Photon Polymerization,TPP)加工因其具有能够加工任意高分辨率复杂三维微纳结构的能力,是加工力学超材料最有潜力的技术之一。然而在双光子聚合加工过程中涉及到光敏材料的交联固化,从而导致加工结构的收缩现象,致使三维微纳结构的精度降低甚至功能性丧失。但目前针对双光子聚合加工过程中结构收缩及补偿问题的研究还很少。因此,开展双光子聚合加工过程中收缩特性及补偿方法的研究具有重要的意义。本文围绕力学超材料双光子聚合加工及收缩特性的补偿开展了以下研究。(1)通过经典牛顿力学原理,基于Ormocer光刻胶单体合成的步骤,提出一种随机多分子建模的方法建立光刻胶的分子模型,使建立的模型更符合实际的光刻胶结构。通过分子动力学模拟光刻胶的交联,分析出结构在交联过程中详细的能量变化以及聚合前后封装结构在尺寸上的变化,证明了双光子聚合加工过程中因交联反应而产生的收缩现象,并且通过对聚合后光刻胶模型与玻璃基底之间的动力学分析,揭示了光刻胶与玻璃基底之间的粘附力是由81.55%的范德华力和18.45%的静电力组成。(2)根据Maxwell原理设计一种面心立方体结构的力学超材料,并通过对相同相对密度下面心立方体结构和八面体桁架结构的抗压性对比分析,证明了面心立方体结构的抗压性更强。通过对不同相对密度下面心立方体结构杨氏模量进行分析,揭示了随着密度的改变,超材料力学性能的变化,为设计超轻、超强、超韧的面心立方体超材料提供理论依据。另外通过对空心面心立方体结构进行屈曲分析,揭示了结构最先发生屈曲的部位是节点处,为结构设计时优化结构的强度提供参考。(3)通过对双光子聚合加工过程中加工参数的分析,揭示了扫描速度和激光功率对加工精度的影响。通过有限元建模对光刻胶固化过程中的收缩应力分析,揭示了在光刻胶固化收缩过程中应力的变化,同时分析表面粘附力对加工结构的收缩性影响,通过对比交联固化前后结构的尺寸变化,建立了收缩补偿模型。