[发明专利]一种具有负泊松比效应的胸垫及其设计方法

说明书

本发明公开了一种具有负泊松比效应的胸垫及其设计方法，其具有负泊松比效应的关键在于衬垫的孔洞结构。该胸垫拥有的特殊孔洞结构使其更加舒适轻薄，符合当下自然、解放和舒适的潮流。简要设计步骤为：首先，确定胸垫的形状、大小以及厚度；然后，设计所使用衬垫材料的孔洞分布，使该孔洞结构具有负泊松比效应；最后，通过嵌入方式将其置于文胸内部，完成负泊松比材料胸垫的设计。本发明通过以上设计，有效的解决了传统胸垫无法适合不同胸型的问题，使胸垫具有更好的贴合性、延展性、透气性以及轻薄舒适的优点。

技术领域

本发明涉及一种利用负泊松比穿孔结构来设计具有负泊松比效应的材料胸垫，并提出了负泊松比材料胸垫的设计方法，属于新材料和新结构领域。

背景技术

负泊松比材料成为极具发展前景的新一代材料，负泊松比效应使材料的力学性能得到增强，包括剪切模量、断裂韧性、热冲击强度、压痕阻力等。负泊松比材料在受到单轴拉伸时会发生侧向膨胀，这种异常的“拉胀”行为使它逐渐成为一类值得关注的新材料。伴随着这种独特的拉伸膨胀现象，负泊松比材料同时显示出更强的力学和物理特性。负泊松比材料在自然界早就存在，例如，黄铁矿、砷、镉和一些动物的皮肤就是天然的负泊松比材料。但是负泊松比材料作为一种可设计材料的概念是在20世纪80年代首先由Lakes提出来的，旨在满足高新技术领域对新型材料提出的要求。之后具有负泊松比效应的泡沫材料、聚合材料和复合材料不断被设计出来，其特殊的力学属性使负泊松比材料得到迅速的发展，并在许多工程领域都有广阔的应用前景。

文胸是女性使用的内衣之一，其主要作用是提供乳房外部支撑，增加舒适性与活动力。但很多女性都很难买到与自己胸型相符合的文胸，于是就会出现活动时文胸上移和空杯等情况。本发明将负泊松比材料引入胸垫中，利用负泊松比材料特有的曲面同向性，使胸垫能够更好的贴合女性的胸部，减少不必要的挤压并起到托起和防止胸部下垂的作用。孔洞结构的存在提高了胸垫的透气性，使其更加轻薄舒适。因此，本发明具有非常重要的应用价值和商业前景。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，利用负泊松比穿孔结构，设计和制造了具实用性的负泊松比胸垫，并提出了具体设计方法，设计的胸垫具有比传统胸垫更好的贴合性、延展性、轻薄型以及透气性。

本发明采用的技术方案为：一种具有负泊松比效应的胸垫，所述胸垫使用的材料具有特定排列的孔洞结构，其孔洞结构包括椭圆形、圆形和三角形；

所述胸垫所使用的材料的孔洞结构体积占胸垫本体结构的40％-80％；

所述胸垫的中间部分的厚度d1与四周厚度d2之间的关系满足：0.5<d1/d2<1.5；

所述胸垫的中间厚度d1与每个孔洞之间的距离D之间的关系满足：0.25<D/d1<0.5；

所述胸垫的四周厚度d2与每个孔洞之间的距离D之间的关系满足：0.2<D/d2<0.4；

所述椭圆形孔洞的长度L1与宽度L2之间的关系满足：2.5<L1/L2<3。

作为优选，所述孔洞结构采用海绵、硅胶或织物材料。

上述一种具有负泊松比效应的胸垫的设计方法，包括以下步骤：

1)根据具体的胸部数据来确定胸垫的形状和尺寸，包括胸垫中间部分的厚度、四周厚度、每个孔洞之间的距离、椭圆形孔洞的长和宽；

2)设计胸垫上具有周期性横竖交替的孔洞结构，并在满足3D打印要求的情况下尽量减少孔洞结构的间距；

3)采用3D打印技术制出的具有负泊松比效应的胸垫；

4)根据实际测验不同材料的负泊松比效应，挑选出最佳的材料。如海绵、硅胶和织物等材料，用此方法生成的胸垫具有负泊松比效应，且具有更好的曲面贴合性、延展性和轻薄性。