[发明专利]一种多尺度三维五模超材料及其增材制造方法

权利要求书

1.一种多尺度三维五模超材料，其特征在于：

所述多尺度三维五模超材料为BCC结构，其包括多个杆及多个节点结构，多个所述杆的两端分别连接于多个所述节点结构；该BCC结构为体心立方点阵结构；

所述杆呈圆柱状，其开设有双锥形通孔，所述双锥形通孔的直径自所述杆的一端朝所述杆的另一端先逐渐减小再逐渐增大；所述节点结构内部形成有空腔，所述双锥形通孔与所述空腔相连通，所述空腔内填充有点阵结构；

其中，所述节点结构调节所述多尺度三维五模超材料的等效密度，且所述多尺度三维五模超材料引入了一个新的设计自由度，即节点结构的尺寸和内部点阵结构的填充率。

2.如权利要求1所述的多尺度三维五模超材料，其特征在于：所述杆的中心轴与所述双锥形通孔的中心轴重合。

3.如权利要求1所述的多尺度三维五模超材料，其特征在于：多个所述杆及所述节点结构组成多尺度三维五模超材料单胞，多个所述多尺度三维五模超材料单胞相互连接以阵列形成多尺度三维五模超材料。

4.如权利要求3所述的多尺度三维五模超材料，其特征在于：所述多尺度三维五模超材料单胞呈正方体，其边长A的取值范围为工作波长的1/20~1/2。

5.如权利要求2所述的多尺度三维五模超材料，其特征在于：所述杆的外径为D，长度为L；所述双锥形通孔的粗端直径为d1，细端直径为d2，且满足A/20≤D≤A/4，d1≥d2。

6.如权利要求2所述的多尺度三维五模超材料，其特征在于：所述节点结构为正方体，其边长a的取值范围为A/10~A/3。

7.如权利要求6所述的多尺度三维五模超材料，其特征在于：所述空腔为正方体形，其壁厚b的取值范围为a/20~a/8。

8.如权利要求1-7任一项所述的多尺度三维五模超材料，其特征在于：所述点阵结构的填充率f为0~100%；当f为0时，所述节点结构的内部全部为空心，所述点阵结构的等效密度达到最小值；当f为100时，所述节点结构为实心，有效密度达到最大值。

9.一种权利要求1-8任一项所述的多尺度三维五模超材料的增材制造方法。