[发明专利]一种弹簧体超材料和压胀拉缩体

说明书

本发明涉及弹性材料领域，公开了一种弹簧体超材料，所述弹簧体超材料的初始泊松比v₀和初始螺旋升角θ₀满足以下公式：v₀＝tan²θ₀；所述初始螺旋升角时，弹簧体超材料受力后在有效行程范围内发生大变形，受拉力其围绕占据的空间体积减小，受压力其围绕占据的空间体积先增大后减小；初始泊松比v₀＞0.5，弹性模量E的变化率＜5％；所述弹簧体超材料的泊松比v和体积比分别与拉伸比呈非线性函数关系，一种压胀拉缩体，包括弹簧体超材料与包裹在弹簧体超材料外部的弹性外衣；所述压胀拉缩体具有和弹簧体超材料相同的物理性质；该压胀拉缩体应用在密封领域中具备耐用性高、安装操作简单和密封性好的效果。

技术领域

本发明涉及弹性材料领域，尤其是涉及一种弹簧体超材料和压胀拉缩体。

背景技术

超材料是指具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料，这些材料的成分上没有特别之处，其奇特性质来源于材料的几何结构和尺寸大小，经过人为设计后超材料可具备自然界材料没有的特殊物理特性；通常情况下，弹性体在受到压力时体积会减小，受到拉力时体积会发生膨胀，塑性体在受到压力或拉力时体积不变，因此常规物质的体积模量不小于零，泊松比不大于0.5。

现有技术中的弹性体超材料有很多，如申请号CN102810752B，公开了一种超材料和超材料天线，该超材料相对设置于辐射源的电磁波传播方向上；设辐射源与所述超材料第一表面上一点的连线与垂直于超材料的直线之间的夹角为θ，夹角θ唯一对应所述超材料内的一曲面，且夹角θ唯一对应的曲面上每一处的折射率均相同，所述曲面的母线为抛物线弧；所述超材料的折射率随着夹角θ的增大逐渐减小；电磁波经过所述超材料后在每一圆环体的顶面平行射出；通过将超材料的折射率的跳变设计为曲面状，从而大大减少跳变处的折射、衍射和反射效应，减轻了互相干涉带来的问题，使得超材料和超材料天线具有更加优异的性能。

发明人发现将常规弹性体应用在密封领域时，通常是在其可压缩的体积范围内，将其先压缩至待密封器械的间隙中，由于常规的弹性体受到压力时体积缩小，利用这种特性我们可以把弹性体在外力的作用下塞入间隙中，实现密封的效果，但是这种常规材料在应用过程中始终处于受力状态，而常规材料随着时间的延长会慢慢发生老化，而在老化后常规材料在力的作用下极其容易受到破坏，耐用性降低，此外机械震动、机械摩擦等外力作用后，其耐用性会进一步下降；同时在密封过程中，我们通常是利用弹性体受力后可发生形变的特点来进行密封，但这种密封方式在安装过程中需要施加外力才能完成，安装操作也更加复杂，因此，本申请针对上述存在的问题设计了一种超材料并对超材料进行了应用探究。

发明内容

本申请针对现有技术中常规弹性体在应用过程中存在耐用性低且应用操作复杂的问题，提供了一种弹簧体超材料和压膨拉缩体，弹簧体超材料具备受力后在有效行程范围内发生大变形，受拉力其围绕占据的空间体积减小，受压力其围绕占据的空间体积先增大后减小的特殊物理性质；压胀拉缩体是由弹簧体超材料和弹性外皮构成，该压胀拉缩体具备弹簧体超材料相同的物理性质，将其应用在密封领域时，可实现耐用性高、应用操作简单的技术效果。

本发明的具体技术方案为：

一种弹簧体超材料，所述弹簧体超材料的初始螺旋升角为θ₀，初始泊松比为v₀，泊松比v，体积比弹性模量为E，体积模量为K，拉伸比为λ_x，初始泊松比v₀和初始螺旋升角θ₀满足以下公式：v₀＝tan²θ₀；所述初始螺旋升角时，弹簧体超材料受力后在有效行程范围内发生大变形，受拉力其围绕占据的空间体积减小，受压力其围绕占据的空间体积先增大后减小；初始泊松比v₀＞0.5，弹性模量E的变化率＜5％；所述弹簧体超材料的泊松比v 和体积比分别与拉伸比呈非线性函数关系。