[发明专利]一种基于超材料的防爆复合结构

摘要

本发明涉及一种基于超材料的防爆复合结构，属于防护领域。本发明第一层为超材料层、第二层为结合层、第三层为吸能缓冲层。超材料层与吸能缓冲层通过结合层结合。本发明将高能炸药产生的爆炸波分为超压幅值最大的爆炸冲击波和后续以动能/冲量为主的爆炸压力波两部分来考虑，把爆炸波对目标的破坏分成爆炸冲击波会对目标的预先结构破坏和爆炸压力波对有缺陷结构的加剧破坏两个阶段，更贴近于实际，在这种理论基础上设计的防爆结构能有效阻隔爆炸冲击波、更容易吸收爆炸压力波，因此提高了结构的防爆能力，在同等造价条件下，相比现有的防爆结构，防爆性能要提高30％～50％。

主权项

一种基于超材料的防爆复合结构，其特征在于：第一层为超材料层(1)、第二层为结合层(2)、第三层为吸能缓冲层(3)；超材料层(1)与吸能缓冲层(3)通过结合层(2)结合；所述超材料层(1)为具有负等效质量或负等效模量、能改变爆炸冲击波传播方向的多个微结构排列而成，能改变第一阶段爆炸冲击波传播方向，阻止冲击波使之不能进入结构内部或极大减弱进入结构内部的冲击波，以至于目标结构不产生预破坏效应；所述结合层(2)为更好控制爆炸压力波的入射、反射和折射，能有机结合软、硬层，使防爆性能得到优化的粘结剂类材料组成的结构；所述吸能缓冲层(3)为依靠材料自身大变形来吸收高能炸药爆炸后产生的压力波能量的结构层，能吸收第二阶段爆炸压力波的能量，和传统结构一样主要依靠材料自身的大变形吸收能量，但由于具有极强破坏作用的冲击波已经被阻隔，压力波的破坏力要比冲击波的破坏小得多；所述微结构的形式为金属‑非金属球体系统；所述金属‑非金属球体系统形式的微结构包括：金属球体(4)、弹性材料(5)、基体材料(6)；金属球体(4)充当质量块；弹性材料(5)，起到弹簧的作用；基体材料(6)把由弹性材料(5)包裹着的金属球体(4)嵌入到基体中。