一种负泊松比和负热膨胀材料结构

本发明涉及新材料结构，特别涉及一种负泊松比和负热膨胀材料结构。

背景技术：

1、泊松比的概念是由法国科学家泊松(poisson)最先发现和提出的，并将其定义为：单轴拉伸或压缩时，横向应变和纵向应变的比值，即

2、

3、其中为εx横向应变，为εy纵向应变。大多数工程材料在承受单轴拉伸时横截面会收缩，横向应变为负，得到的泊松比为正值，一般在0到0.5之间。

4、负泊松比材料具有拉伸膨胀的反常行为，而表现出更多独特的力学和物理特性，如防爆吸能、减振降噪等，在生物医学、国防工业、航空航天等领域具有广阔的应用前景，因此成为研究的热点。

5、负热膨胀材料是指在一定温度范围内的热膨胀系数为负值的一类材料，具有与通常的热胀冷缩材料相反的热膨胀性能。该材料可减少温度较大或较快变化引起的热应力，可用于航空航天、光学器件等领域，以提高材料与器件的抗热冲击性能。

6、如何在一个结构材料中实现负泊松比材料和负热膨胀材料的结合，以在热环境中受冲击时，能起到很好的吸能缓冲、减振降噪和抗热冲击的作用，是当下亟需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种负泊松比和负热膨胀材料结构，使其在热环境中受冲击时，起到很好的吸能缓冲、减振降噪和抗热冲击等作用。

2、为了达到上述目的，采用的技术方案如下：

3、一种负泊松比和负热膨胀材料结构，包括基本单元，所述基本单元包括：

4、外层结构，所述外层结构包括四边形结构，所述四边形结构的各边向内延伸形成四个延伸结构；

5、内层结构，所述内层结构包括内凹四边形结构和手性结构，所述内凹四边形结构设置为四个且均与所述手性结构连接，四个延伸结构均与一个内凹四边形结构接触；

6、所述外层结构的热膨胀系数小于所述内层结构的热膨胀系数。

7、进一步地，三个所述基本单元相互交叉形成单胞结构。

8、进一步地，所述单胞结构水平有序排列形成单层三维结构。

9、进一步地，所述单层三维结构在纵向上延伸得到三维结构。

10、进一步地，所述三维结构的尺寸根据吸能缓冲要求来确定。

11、进一步地，根据单胞尺寸得到各方向单胞个数。

12、进一步地，根据所需单胞个数确定单胞尺寸。

13、本发明的有益效果是：

14、(1)本发明的基本单元为中心对称结构，具有内凹和手性性质，能有效提高结构吸能能力和抗热冲击能力；

15、(2)通过单胞有序排列，可使三维方向均具有拉胀和热缩特性；

16、(3)整体结构为一种多孔结构，能有效降低材料重量，满足结构经量化要求。

技术特征：

1.一种负泊松比和负热膨胀材料结构，其特征在于，包括基本单元，所述基本单元包括：

2.如权利要求1所述的负泊松比和负热膨胀材料结构，其特征在于，三个所述基本单元相互交叉形成单胞结构。

3.如权利要求2所述的负泊松比和负热膨胀材料结构，其特征在于，所述单胞结构水平有序排列形成单层三维结构。

4.如权利要求3所述的负泊松比和负热膨胀材料结构，其特征在于，所述单层三维结构在纵向上延伸得到三维结构。

5.如权利要求4所述的负泊松比和负热膨胀材料结构，其特征在于，所述三维结构的尺寸根据吸能缓冲要求来确定。

6.如权利要求5所述的负泊松比和负热膨胀材料结构，其特征在于，根据单胞尺寸得到各方向单胞个数。

7.如权利要求5所述的负泊松比和负热膨胀材料结构，其特征在于，根据所需单胞个数确定单胞尺寸。

技术总结本发明公开一种负泊松比和负热膨胀材料结构，包括基本单元，所述基本单元包括：外层结构，所述外层结构包括四边形结构，所述四边形结构的各边向内延伸形成四个延伸结构；内层结构，所述内层结构包括内凹四边形结构和手性结构，所述内凹四边形结构设置为四个且均与所述手性结构连接，四个延伸结构均与一个内凹四边形结构接触；所述外层结构的膨胀系数小于所述内层结构的膨胀系数。本发明的基本单元为中心对称结构，具有内凹和手性性质，能有效提高结构吸能能力和抗热冲击能力。技术研发人员：李艳松,韩璐受保护的技术使用者：广东石油化工学院技术研发日：技术公布日：2024/6/18