[实用新型]一种具有零泊松比的三维超材料结构

说明书

本实用新型公开了一种具有零泊松比的三维超材料结构，由多个基础单元组成，所述基础单元包括两个大小和结构都相同的压缩单元，所述压缩单元包括连接支柱和侧部支撑柱，所述侧部支撑柱固定于所述连接支柱中点上，所述侧部支撑柱包括两个以一定角度相交的第一斜边和第二斜边，所述两个压缩单元纵向相互垂直。本实用新型技术方案中的细观结构是三维结构，结构简单，而且本细观结构所组合得出的零泊松比超材料具备三个方向的零泊松比效应，即使在不同方向施加一定的位移荷载，均仍可保持零泊松比效应。故本超材料适用性更广，可以更加灵活地应用于不同的部位。

技术领域

本实用新型涉及超材料领域，特别是一种具有零泊松比的三维超材料结构。

背景技术

“超材料”根据一般文献给出的定义为：一类具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或材料。拉胀超材料作为超材料的一个分支，其主要的一个超常物理性质是具备拉胀效应。根据泊松比的计算公式：

其中，εx表示材料的横向应变，εy表示材料的纵向应变。

当泊松比为零时，表示该材料在受拉(或受压)下，垂直荷载方向的应变并没有发生变化。即材料除受载方向外，其他的各个方向并没有发生变形，也就是所说的“零泊松比效应”。具备该种效应的材料十分适用于在外力作用时，对非受载方向下的变形比较敏感甚至不允许发生变形的情况。除此之外，零泊松比超材料通常具备蜂窝结构，故其在能量吸收、比强度、比刚度等方面表现出优于一般材料的结构性能。

目前零泊松比超材料普遍存在的问题是：

(1)细观结构复杂，制备上存在一定的困难；

(2)部分零泊松比超材料仍是二维结构；

(3)二维结构的零泊松比超材料通常只有一个方向存在零泊松比效应。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的上述技术问题之一。为此，本实用新型提出一种具有零泊松比的三维超材料结构，具备三个方向的零泊松比效应，适用性更广，可以更加灵活地应用于不同的部位。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种具有零泊松比的三维超材料结构，由多个基础单元组成，所述基础单元包括两个大小和结构都相同的压缩单元，所述压缩单元包括连接支柱和侧部支撑柱，所述侧部支撑柱固定于所述连接支柱中点上，所述侧部支撑柱包括互成夹角的第一斜边和第二斜边，所述两个压缩单元纵向相互垂直。

作为上述技术方案的改进，所述三维拉胀结构由多个所述基础单元在水平方向和垂直方向堆叠而成。

作为上述技术方案的进一步改进，多个所述基础单元间通过所述连接支柱连接。

进一步，所述三维拉胀结构由3D打印机制备。

进一步，所述三维拉胀结构的材质包括PLA耗材。

本实用新型中一个或多个技术方案至少具有以下有益效果：本实用新型的其中一个技术方案包括一种具有零泊松比的三维超材料结构，由多个基础单元组成，所述基础单元包括两个大小和结构都相同的压缩单元，所述压缩单元包括连接支柱和侧部支撑柱，所述侧部支撑柱固定于所述连接支柱中点上，所述侧部支撑柱包括两个以一定角度相交的第一斜边和第二斜边，所述两个压缩单元纵向相互垂直。本实用新型技术方案中的细观结构是三维结构，结构简单，而且本细观结构所组合得出的零泊松比超材料具备三个方向的零泊松比效应，即使在不同方向施加一定的位移荷载，均仍可保持零泊松比效应。故本超材料适用性更广，可以更加灵活地应用于不同的部位。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型实施例的基本结构的示意图；