[发明专利]一种具有负泊松比效应的手表及其设计方法

说明书

本发明公开了一种具有负泊松比效应的手表及其设计方法，包括表带和主机壳的匹配设计。所述表带包括负泊松比带条、容纳腔和插销，同时带条和容纳腔为一体结构。带条部分和容纳腔的两侧具有周期性的孔洞结构。根据带条部分的孔洞设计，使带条受拉时膨胀变大，增大了手腕与表带的接触面积，穿戴舒适的同时使表带扣合更加灵活。通过容纳腔和主机壳部分的设计，使主机与容纳腔锁定得更牢固，不易丢失。总之，本发明与传统的手表相比具有更好的抗冲击性、贴合性和透气性。本发明方法设计出的手表被证明具有很强的新颖性和实用性。

技术领域

本发明涉及一种具有穿孔结构的负泊松比效应手表，并提出了该手表的设计方法，属于新材料和新结构领域。

背景技术

手表是一种常见的可穿戴产品。随着时代的进步与科技的发展，人们对手表佩戴的舒适性要求越来越高。传统的手表表带由于可调节范围小，表带扣合时插销选择适合的插孔困难，导致手表不能完美地贴合佩戴者的手腕。佩戴过紧时对手腕产生压迫感，而过松时会在手腕上来回移动，与手腕发生碰撞易造成不适感。对于手腕较粗的人群来说，穿戴时过度拉扯会使表带发生断裂。此外，手表主机受碰撞时易松动掉落，从而缩短了手表的使用寿命。

与传统材料相比，负泊松比材料和结构具有特殊的力学性能，即在单轴压力(拉力)作用下发生横向收缩(膨胀)。穿孔板结构是负泊松比结构中典型的一种，将不同形状和分布的切孔布置在薄片结构中，可以生成具有不同微结构的穿孔板结构。穿孔结构分布的随机性和无序性赋予了穿孔板具有很大的灵活性。

负泊松比手表是将负泊松比材料应用于实际的一条新思路。该手表在轴向受拉、压缩与弯曲的情况下表现出负泊松比行为，增大了手腕与表带接触的截面面积，穿戴舒适且更容易扣合。通过容纳腔与主机壳的匹配设计，能使主机与容纳腔锁定得更牢固，使主机不易跌落。

发明内容

本发明的目的是针对现有手表的不足，利用负泊松比材料和结构设计一种手表，并提出了具体的操作步骤。手表表带部分受拉时膨胀，使表带插销选择插孔更加灵活，而且增大了手腕与表带接触的截面面积，穿戴更具舒适性。容纳腔多孔的结构也会更牢固地锁定住主机。表带具有曲面同向性，使用者活动手腕时，表带不会对使用者造成干扰。

本发明采用的技术方案是：一种具有负泊松比效应的手表，包括表带和主机壳；所述表带包括带条、容纳腔和插销，所述容纳腔的两端设有带条，容纳腔内设有主机壳，所述带条的端部设有插销；

所述带条和容纳腔具有周期性横竖交替的孔洞结构；所述容纳腔两侧孔洞结构的孔洞形状包括椭圆形、三角形、多边形和旋转矩形；

所述表带厚度h1满足：8mm≤h1≤12mm；

所述表带宽度w和厚度h1的关系满足：1.25≤w/h1≤2.75；

所述表带长度s与表带宽度w的关系满足：10.45≤s/w≤16.67；

所述主机壳厚度h2满足：12mm≤h2≤16mm。

作为优选，所述带条还采用除上述具有周期性横竖交替的孔洞结构外的二维内凹三角形结构、二维内凹六边形蜂窝结构、手性结构和反手性结构。

上述一种具有负泊松比效应的手表的设计方法，包括以下步骤：

1)根据手腕的大小确定表带的尺寸，包括厚度h1、宽度w和长度s，以及具有匹配设计的主机壳和插销的形状及相应尺寸；

2)设计表带的带条和容纳腔两侧部分具有周期性横竖交替孔洞的穿孔结构，并使带条和容纳腔在满足注塑模具精度要求的情况下，尽量减小孔洞的间距；

3)根据以上的结构设计制造相应的表带模具，采用注塑成型技术制作出具有负泊松比效应的带条和容纳腔；

4)将具有匹配设计的主机壳与插销嵌入表带，组合制备具有负泊松比效应的手表。