[实用新型]三维内凹负泊松比结构和夹层结构

说明书

本实用新型公开一种三维内凹负泊松比结构和夹层结构，三维内凹负泊松比结构由多个元胞在三维方向上排列连接构成，元胞包括：三个内凹六边形框架、八根第三连杆，内凹六边形框架包括：两根第一连杆、四根第二连杆，两根第二连杆相连构成“”形且连接在两第一连杆的一端，另两根第二连杆相连构成“”形且连接在两第一连杆的另一端；位于两侧的两内凹六边形框架彼此正对，位于中间的内凹六边形框架的第一连杆与位于两侧的内凹六边形框架的第一连杆垂直；位于两侧的内凹六边形框架的第一连杆的端点，通过第三连杆连接位于中间的内凹六边形框架的相交的两第二连杆的交点。本三维内凹负泊松比结构能够在三个方向上呈现出负泊松比效应。

技术领域

本实用新型属于负泊松比晶体材料技术领域，具体涉及一种三维内凹负泊松比结构和夹层结构。

背景技术

随着科技的发展，生活用品、汽车、航天、航海等高科技领域对各种结构的轻量化和高性能要求越来越高，目前国内外常见的缓冲减震结构都局限于作用在一个方向，例如弹簧减震器，其仅能在轴向方向上进行减震。

绝大多数的材料具有正的泊松比，当材料在某一方向上受到压缩(或拉伸)时，在与之垂直的方向上，就会发生膨胀(或收缩)。而负泊松比材料(NPR材料，NegativePoisson’s Ratio)的泊松比为负值，即当材料被沿某一方向压缩时，与其垂直的方向上材料是收缩的，负泊松比结构的特点在于，当其在一个方向上被压缩时，更多的材料聚集在载荷下，使得结构的部分区域变得更刚更强来抵抗载荷，因此负泊松比材料具有优良的抗压性、冲击吸收力和回弹力，具有良好的减震效果。

在现有技术中，已有多种负泊松比材料被发现，但是现有的负泊松比材料多是仅能实现竖直和水平两个方向上的减震。

申请号为201810067974.X的专利文献公开了一种基于内六边形单元的负泊松比结构部件，包括多个单胞结构，每个单胞结构由两个内凹六边形组成，内凹六边形呈左右对称的燕尾形状，两个内凹六边形呈正交排布且相交于两凹角顶点，从而形成一个完整的单胞结构；多个单胞结构在水平两方向上通过共享一根支撑胞臂的方式相互连接，在水平方向延伸形成一个连续的单元层；多个单元层在垂直方向通过共享弯曲肋的方式相互连接，构成多层交叉排列的内凹蜂窝状三维负泊松比结构。该负泊松比结构仅能实现两个方向上的减震。

发明内容

本实用新型的主要目的是提供一种三维内凹负泊松比结构和夹层结构，旨在解决现有的负泊松比材料减震性能不够的问题。

为实现上述目的，本实用新型提出一种三维内凹负泊松比结构，由多个元胞在三维方向上排列连接构成，所述元胞包括：三个相同的且相互平行的内凹六边形框架、八根第三连杆，所述内凹六边形框架包括：两根长度相同的第一连杆、四根长度相同的第二连杆，两根第一连杆相互平行，两根第二连杆相连构成“”形且连接在两第一连杆的一端，另两根第二连杆相连构成“”形且连接在两第一连杆的另一端；位于两侧的两内凹六边形框架彼此正对，位于中间的内凹六边形框架的第一连杆与位于两侧的内凹六边形框架的第一连杆垂直；位于两侧的内凹六边形框架的第一连杆的端点，通过所述第三连杆连接位于中间的内凹六边形框架的相交的两第二连杆的交点。

优选地，位于外侧的两内凹六边形框架分别到位于中间的内凹六边形框架的距离相等。

优选地，位于外侧的两内凹六边形框架分别到位于中间的内凹六边形框架的距离不相等。

优选地，所述第一连杆、第二连杆、第三连杆为直线状或曲线状或弹簧状。

优选地，所述第一连杆、第二连杆、第三连杆的横截面为矩形或圆形。

优选地，所述第一连杆、第二连杆、第三连杆采用多种材料通过3D打印而成。

本实用新型还提出一种夹层结构，包括第一平面结构、第二平面结构和位于所述第一平面结构和第二平面结构之间的夹芯，所述夹芯采用上述任一项所述三维内凹负泊松比结构。