[实用新型]一种微结构及具有该微结构的柔性表层结构

说明书

本实用新型涉及柔性表层结构设计领域，提供一种微结构及具有该微结构的柔性表层结构，所述微结构包括多级的微结构单体；单个微结构单体由顶部、连接部和底部连接而成；顶部为向上凸起的曲面结构，连接部的外表面为封闭的曲面结构，底部的边缘设有圆弧形倒角；连接部的上端与顶部之间以及连接部的下端与底部之间均为平滑连接。本实用新型提供的微结构及柔性表层结构，通过设置多级的微结构单体且单个微结构单体表面均为平滑的曲面结构，在受力过程中减小结构的应力集中，有效保护自身结构稳定，同时也可保护其表面分布的材料不受破坏；通过多级的微结构单体的逐级延展，有效提高结构的柔度，从而提高微结构在受力过程中的灵敏性。

技术领域

本实用新型涉及柔性表层结构设计领域，更具体地，涉及一种微结构及具有该微结构的柔性表层结构。

背景技术

自然界中动植物表面天然存在的微型复合结构已经引起了科学家们广泛的关注。通过向自然界的学习，使我们了解到高级结构，即微型复合结构，对材料性能的影响，促使我们加深对材料表面加工作用的理解。

柔性材料由于具有很多其它材料所不具备的优点，譬如舒适度和适应环境能力方面，通过对其表明结构的设计以及涂覆相应的材料，使得其在很多领域有着重要的应用，譬如微流控、超疏水、自清洁、设备表面修饰等。

但现有的柔性材料表面设置有各式各样的微结构，其常常由于受力时的应力集中导致自身结构以及表层材料损坏，严重影响了材料的柔度和使用寿命，而且也限制了柔性材料的应用。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型实施例提供一种微结构及具有该微结构的柔性表层结构，以解决或部分解决现有的柔性材料表面微结构易产生应力集中且柔度效果差的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，根据本实用新型实施例的第一方面，提供一种微结构，包括：多级的微结构单体；

每一级的单个所述微结构单体均包括自上而下依次相连的顶部、连接部和底部；

所述顶部为向上凸起的曲面结构，所述连接部的外表面为封闭的曲面结构，所述连接部的横截面自上而下依次增大，所述底部的边缘设有圆弧形倒角；

所述连接部的上端与所述顶部之间以及所述连接部的下端与所述底部之间均为平滑连接；

第N-1级的每个所述微结构单体上均设有第N级的至少一个所述微结构单体，且第N级的所述微结构单体的底部与对应的第N-1级的所述微结构单体的表面相连接；其中，N为大于等于2的整数。

进一步地，第1级的所述微结构单体为1个，第N级的所述微结构单体为多个；

第N级的多个所述微结构单体分布在第N-1级的每个所述微结构单体的表面。

进一步地，每一级的单个所述微结构单体的横截面积自上而下依次增大。

进一步地，单个所述微结构单体的底部为圆盘状结构，单个所述微结构单体的连接部为圆锥台结构。

进一步地，所述微结构单体的级数最多为6级。

进一步地，各级的所述微结构单体的顶部曲率半径为5um～1000um，各级的所述微结构单体的底部直径为5um～2000um，各级的所述微结构单体的高度为5um～2000um。

进一步地，单个所述微结构单体的顶部、连接部和底部为一体化成型；相邻的各级所述微结构单体之间均为一体成型。

进一步地，所述微结构单体均采用硅橡胶。

本实用新型实施例还提供一种柔性表层结构，包括基层平面以及本实用新型实施例第一方面任一所述的微结构，第1级的所述微结构单体的底部与所述基层平面相连接。