[发明专利]负泊松比华夫式结构

说明书

在至少一些方面，拉胀结构包含：第一片，在所述第一片中限定从所述第一片突出的多个结构元件，所述多个结构元件排布成提供负泊松比；以及第二片，所述第二片与所述第一片相邻布置以限定在所述第一片与所述第二片之间的第一内腔。在其他方面，可以有利地提供一个或多个另外的片，以提供具有拉胀性质的多层结构。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年2月20日提交的第62/118,833号美国临时专利申请和于2015年1月9日提交的第62/101,832号美国临时专利申请的优先权，这两篇临时专利申请以它们各自的整体通过引用并入本文。

技术领域

本公开通常涉及包含一个或多个无孔拉胀层的无孔拉胀结构、以及包含这类结构的系统。

背景

当沿特定轴压缩材料时，最常观察到它们在横向于应用轴向载荷的方向上延伸。相反地，当沿着横向于收缩轴的轴应用拉伸载荷时，多数材料沿着所述特定轴收缩。表征这种特性的材料性质被称为泊松比，其可以被定义为在轴向载荷条件下横向/侧向应变与轴向/纵向应变的比值的负数。多数材料的特征是正泊松比(例如，对于铝、黄铜和钢而言为约0.3)，并且当在轴向上压缩时其会在横向上延伸，并且当在轴向上拉伸时其会在横向上收缩。在另一方面，具有负泊松比(NPR)的材料，也被称为“拉胀”材料，当在轴向上压缩时其会在横向上收缩，并且当在轴向上拉伸时其会在横向上延伸。

第5,233,828号美国专利(“‘828专利”)，Phillip D.Napoli，示出了用于高温应用的工程化结构部件(燃烧器衬里)的实例。燃烧器衬里通常用于燃气轮机的燃烧部分。燃烧器衬里也可以用于燃气轮机的排气部分或其他部分，或者用于燃气轮机的组件，例如涡轮叶片。在运行中，燃烧器在高至并超过3,000°F的极高的温度下燃烧气体。为了防止这种剧热在排至涡轮机之前损坏燃烧器，在燃烧器的内部提供燃烧器衬里以隔离周围的发动机。为了使横跨燃烧器衬里的温度和压力差最小化，通常提供冷却槽，如‘828专利中所示。所述‘828专利示出了具有以连续图案布置、成角度穿过衬里的壁的间隔冷却孔的环状燃烧器衬里的一部分。第8,066,482 B2号美国专利，James Page Strohl等人，示出了具有冷却孔的工程化结构部件的另一个实例，所述冷却孔成形为加强燃气轮机的期望区域的冷却并且降低冷却孔内和周围的应力水平。第EP 0971172 A1号欧洲专利，Dr.Jakob Keller，同样示出了用于燃气轮机的燃烧区的有孔衬里的另一个实例。

在另一个实例中，第2010/0009120 A1号美国专利申请出版物，Mary C.Boyce等人，公开了许多变化的周期性结构，其包括在应用临界宏观应力或应变时经历结构构型变化的弹性或弹塑性周期性固体。PCT专利申请PCT/US2014/025324，哈佛大学校董委员会，特别公开了具有提供负泊松比特性的重复细长孔图案的空隙结构。PCT专利申请PCT/US2014/024830，哈佛大学校董委员会，特别公开了具有工程化空隙结构的固体，该工程化空隙结构使得在对固体(具有正泊松比)施加应力时该固体表现出假性拉胀(NPR)特性。工程化空隙结构是有孔的，其达到适于例如包括燃气轮机燃烧器的应用的程度或分数。为了所有目的，全部上述专利文件以它们各自的整体通过引用并入本文。

概述

本公开的方面通常涉及无孔拉胀结构及系统。

在至少一些方面，拉胀结构包含：第一片，在所述第一片中限定从所述第一片突出的多个结构元件，所述多个结构元件排布成提供负泊松比；以及第二片，所述第二片与所述第一片相邻布置以限定所述第一片与所述第二片之间的第一内腔。