[发明专利]一种柔性可变的防护结构

权利要求书

1.一种柔性可变的防护结构，包括柔性包裹层(1)，空心存储阵列(2)，液态金属相变填充材料(3)，控温流体(4)，液体泵(5)，流体管道(6)，制冷模块(7)，加热模块(9)以及控制电路(8)，其特征在于，所述金属相变填充材料(3)存储于空心存储阵列(2)内，流体管道(6)贴附在空心存储阵列(2)上，制冷模块(7)与加热模块(9)对控温流体(4)进行冷却或加热，并通过液体泵(5)使得控温流体(4)在流体管道(6)中流动，控制电路(8)接受指令，控制制冷模块(7)、加热模块(9)以及液体泵(5)的开关，防护结构的外层由柔性包裹层(1)进行包裹，通过温度控制液态金属相变材料(3)的固相及液相状态，从而改变防护结构的硬度，在柔软与刚性之间切换，实现柔性可变。

2.根据权利要求1所述柔性可变的防护结构，其特征在于，所述柔性包裹层(1)所用材料为柔性聚合物材料或纤维织物材料，能够固定包括空心存储阵列(2)在内的其他组成部分，且能够在外力作用下产生变形，所述空心存储阵列(2)为柔性材料制成的具有空腔结构的阵列。

3.根据权利要求1所述柔性可变的防护结构，其特征在于，所述柔性包裹层(1)所用材料为硅胶、橡胶、硅橡胶、凯夫拉或碳纤维；所述空心存储阵列(2)为硅胶或橡胶制成的具有空腔结构的阵列。

4.根据权利要求1所述柔性可变的防护结构，其特征在于，所述液态金属相变填充材料(3)随着温度在熔点附近的变化，能够在低温下变为固体，具有满足一定的刚性及强度，同时在高温下变为液体，能够自由流动。

5.根据权利要求1所述柔性可变的防护结构，其特征在于，所述液态金属相变填充材料(3)为熔点在300摄氏度以下的低熔点金属或合金，金属成分是镓、铟、锡、锌、铋、铅、镉、铜、银、金、汞、钠、钾、镁、铝、铁、钴、镍、锰、钛、钒中的一种或多种，其形式是金属单质、合金或者金属纳米颗粒与流体分散剂混合形成的导电纳米流体，密封在空心存储阵列(3)当中，通过流体管道(6)被冷却或加热。

6.根据权利要求1所述柔性可变的防护结构，其特征在于，所述控温流体(4)为具有一定比热容与热导率的流体物质，通过液体泵(5)的作用经流体管道进入防护结构内部，通过热交换作用对空心存储阵列(2)内的液态金属相变填充材料(3)进行加热或冷却。

7.根据权利要求1所述柔性可变的防护结构，其特征在于，所述流体管道(6)，位于可变防护结构内部且为柔性材料制成，随着结构整体一起发生变形，流体管道(6)贴附在空心存储阵列(2)上，且与液体泵(5)、加热模块(9)以及制冷模块(7)相连，内部流动控温流体(4)。

8.根据权利要求1所述柔性可变的防护结构，其特征在于，所述制冷模块(7)在控制电路(8)的作用下对控温流体(4)以及液态金属相变填充材料(3)进行降温，从而使得液态金属相变填充材料(3)固化；所述加热模块(9)在控制电路(8)的作用下对控温流体(4)以及液态金属相变填充材料(3)进行加热，从而使得液态金属相变填充材料(3)由固态变为液态。

9.根据权利要求1所述柔性可变的防护结构，其特征在于，所述制冷模块(7)采用空调式压缩-汽化循环制冷，或采用半导体制冷片，或采用空气或水对流制冷，加热模块(9)采用空调式汽化-压缩循环制热，或采用半导体制热片，或采用电热丝通电后加热。

10.根据权利要求1所述柔性可变的防护结构，其特征在于，所述控制电路(8)通过有线或无线的方式接收外部指令，通过打开加热模块(9)或制冷模块(7)，对控温流体(4)进行加热或制冷，再利用液体泵(5)，将高温或低温的控温流体(4)传输至空心存储阵列(2)周边，通过热量传递改变空心存储阵列(2)内部的液态金属相变填充材料(3)的状态，由固态变为液态或用液态变为固态，进而使得柔性可变防护结构整体的硬度发生改变。