在精密仪器、电子、航空航天等领域的工作环境中的结构零件可能需要经历大的温度变化,这要求材料/结构具有特定的热膨胀,不会因为受外界环境的影响而产生较大的热变形,导致零件及结构性能发生破化。因此,通过多孔超材料设计从而获得材料整体的可调热膨胀已经成为最近几年的研究热点。然而目前的研究中存在的问题是,针对可调热膨胀多孔材料的设计制备、温度变化环境下实验研究的相关工作仍处于起步阶段。本文针对热变形可调控多孔超材料结构展开了系统的研究,采用普通的工程材料进行组合设计,利用增材制造工艺制备具有由负到正的大范围调控的可调热膨胀多孔材料。通过有限元数值模拟以及实验表征的方法研究其热膨胀性能。主要研究内容如下。复合材料可调热膨胀系数结构在温度变化环境下的性能表征十分必要。为了对本文中设计并制备出来的三角形双材料多孔结构和平面双材料多孔结构进行热膨胀系数的测定,研制了一个基于非接触式数字图像相关法的热膨胀测试平台。依次采用Al7075、TC4、不锈钢316L这三种材料对该平台进行了可靠性校准以及测试精度测定,证明了研制的基于非接触式数字图像相关法的热膨胀测试平台具有较好的测试精度,可以对设计并制备出来的三角形双材料多孔结构和平面双材料多孔结构试件进行热膨胀系数的测定。针对现有的三角形双材料可调热膨胀多孔结构进行改进设计,采用有限元分析计算和热膨胀实验测试的方式进行验证分析。首先利用热膨胀测试平台测试得到四种塑料（PP、Nylon、CPE+、PVA）随温度变化的热膨胀系数值。同时将材料手册中对应牌号材料的热膨胀系数值作为参考值。采用PVA、Nylon这两种组分材料通过几何尺寸设计并用3D打印制备多孔结构试件,进行有限元模拟计算以及热膨胀测试实验,将模拟值、实验值与设计值进行对比误差分析。证实了采用两种均为正热膨胀的工程材料进行组合设计,能够实现整体多孔结构竖直方向热膨胀系数从正到负的大范围调控。由于三角形双材料可调热膨胀多孔结构只能实现竖直方向的可调热膨胀,但在一些工程应用中需要结构表现出面内热膨胀系数各向同性。因此针对现有的平面四方多孔双材料可调热膨胀多孔结构进行改进设计实现面内热膨胀系数可调。采用PVA、Nylon这两种组分材料通过几何尺寸设计了平面多孔双材料可调热膨胀多孔结构试件,实现试件的热膨胀系数大范围调控。然后并对其制备好的结构试件进行有限元模拟计算以及热膨胀测试实验。将实验测试得到的结果、有限元模拟值与理论设计值进行比对。结果表明实验测试值、有限元模拟值与理论设计值吻合程度较好,证实了设计的这种结构能够实现面内从正到负的大范围热膨胀系数调控。