[发明专利]一种复合夹芯防弹结构

说明书

本发明提供一种复合夹芯防弹结构，包括复合夹芯层，所述复合夹芯层由蜂窝型负泊松比结构和充填于所述蜂窝型负泊松比结构孔隙内的弹性体材料构成。本发明提供的一种复合夹芯防弹结构，在蜂窝型负泊松比结构和填充在其孔隙内的弹性体材料的相互协同促进作用下，具有低密度、高抗冲击强度、高抗断裂性能和良好的吸能减震性能，在防爆、防弹及轻质装甲防护等方面拥有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及防弹结构领域，尤其涉及一种复合夹芯防弹结构。

背景技术

复合防弹结构由于具有轻质高强、多部件一体化、可设计性强、制造成本低、开发周期短等多种优势，在军工等先进制造领域的应用越来越广泛。近几十年来，国内外研究人员对轻型装甲系统及其弹道性能进行了大量的研究，致力于防护装备防护能力、机动性能、作战性能三者之间的平衡，对新型轻质装甲材料和装甲结构提出了更高的要求。

常见的复合夹芯防弹结构一般分为迎弹面板、复合夹芯层以及缓冲背板。弹体对复合夹芯防弹结构的侵彻与贯穿不同于单一结构金属板或复合材料板，整个过程中夹芯结构的面板、背板和夹芯层互相作用，互相耦合，其结构的设计和材料的选择是影响整体结构防弹性能的重要因素。

目前的复合防弹结构成本高、重量大、加工周期长、受复杂模型的限制，随着复合防弹结构的不断发展，研究人员发现夹芯层对复合防弹结构的性能起着关键性的因素，因此针对复合防弹结构的夹芯层进行优化设计非常重要。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在复合防弹夹芯层结构强度低、抗侵彻性能差的问题，提供一种复合夹芯防弹结构。

本发明提供的一种复合夹芯防弹结构，包括复合夹芯层，所述复合夹芯层由蜂窝型负泊松比结构和充填于所述蜂窝型负泊松比结构的孔隙内的弹性体材料构成。

优选地，所述弹性体材料为聚碳酸酯、热塑性聚氨酯弹性体橡胶或环氧树脂。

优选地，所述弹性体材料为聚碳酸酯。

优选地，所述蜂窝型负泊松比结构由阵列的内凹蜂窝型胞体单元组成的三维蜂窝结构；所述内凹蜂窝型胞体单元为由多个棱边柱和侧边柱构成的多面柱体结构，每个所述侧边柱包括连接相邻两个棱边柱顶部的上边柱和连接相邻两个棱边柱底部的下边柱，所述上边柱为正V型柱，所述下边柱为倒V型柱；所述多面柱体结构还包括一个中心柱体、若干个第一连接柱和第二连接柱，所述中心柱体位于所述多面柱体结构的内部且与所述棱边柱平行设置；每个所述第一连接柱的一端与所述中心柱体的顶部相连，其另一端与所述上边柱的中心处相连；每个所述第二连接柱的一端与所述中心柱体的底部相连，其另一端与所述下边柱的中心处相连。

优选地，所述上边柱的下凹角和所述下边柱的上凹角均为60°。

优选地，所述上边柱和下边柱的中心处分别设有用于相邻的所述内凹蜂窝型胞体单元连接固定的固定柱。

优选地，还包括面板和背板，所述复合夹芯层固定在所述面板和背板之间；所述面板为碳化硼陶瓷面板，所述背板为UHMWPE纤维缓冲背板。

本发明还提供了一种复合夹芯防弹结构的制备方法，基于权利要求7所述的复合夹芯防弹结构，绘制所述蜂窝型负泊松比结构模型，以TC4钛合金粉末为原材料，采用3D打印技术加工成型，向成型的所述蜂窝型负泊松比结构的孔隙内注塑填充聚碳酸酯形成复合夹芯层。

优选地，所述弹性体材料为聚碳酸酯、热塑性聚氨酯弹性体橡胶或环氧树脂。

优选地，还包括碳化硼陶瓷面板和UHMWPE纤维缓冲背板，将所述复合夹芯层固定在所述碳化硼陶瓷面板和UHMWPE纤维缓冲背板之间形成整体的复合夹芯防弹结构。