[发明专利]具有三维正、负泊松比的金属纤维多孔材料的制备工艺

说明书

本发明公开了一种具有三维正、负泊松比的金属纤维多孔材料的制备工艺，包括以下步骤：一、将多根波浪形金属纤维丝平行排布组成金属纤维束，然后将金属纤维束进行压缩；二、将压缩后的金属纤维束进行高温烧结；三、将热处理金属纤维束进行压缩，得到具有三维正、负泊松比效应的金属纤维多孔材。本发明通过将波浪形金属纤维丝组成纤维束，然后进行压缩、烧结和压缩，显著减少了金属纤维多孔材料的结点密度，在室温下进行压缩金属纤维丝之间的接触点在压缩过程中没有发生冶金结合，在受到金属纤维丝长度方向的拉伸和压缩时金属纤维丝均发生横向的膨胀变形，制备了具有在拉伸和压缩状态下都产生横向膨胀的具有三维正、负泊松比的金属纤维多孔材料。

技术领域

本发明属于多孔材料技术领域，具体涉及具有三维正、负泊松比的金属纤维多孔材料的制备工艺。

背景技术

负泊松比材料是指在发生纵向伸长时会发生明显的横向伸长，发生纵向收缩时会发生明显的横向收缩，其泊松比0，这种特性具有将纵向应变转化为较大的横向应变的效果，使其在应变传感器领域和高性能紧固件领域具有较大的应用价值。泊松比表达如下：v_yz＝ε_z/ε_y，其中，v_yz为泊松比，ε_z为弹性阶段沿厚度方向的横向应变，ε_y为弹性阶段沿面内方向的纵向应变。

目前大多数负泊松比材料都只具有二维效应，如公开号为CN107790721A的专利中公开了一种316L不锈钢纤维烧结毡的制备工艺，制备的316L不锈钢纤维烧结毡，具有显著拉伸负泊松比效应，但其负泊松比效应仅在厚度方向产生，即其只能在垂直于纵向方向的一个横向方向上发生负泊松比效应，因此是一种二维负泊松比材料，而很多应用需要其在垂直于纵向方向的平面内都具有负泊松比效应，即三维负泊松比效应。

而且目前一般的材料在拉伸和压缩时要么泊松比都为正，要么都为负，极少有在拉伸和压缩时泊松比相反的现象，因此需要一种发生纵向伸长时会发生明显的横向伸长，发生纵向收缩时会发生明显的横向伸长的具有三维正、负泊松比效应的金属纤维多孔材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供具有三维正、负泊松比的金属纤维多孔材料的制备工艺。该工艺通过将多根波浪形金属纤维丝组成纤维束，然后依次进行压缩、烧结和压缩，显著减少了金属纤维多孔材料的结点密度，进行压缩时金属纤维丝之间的接触点在压缩过程中没有发生冶金结合，在受到金属纤维丝长度方向的拉伸时金属纤维丝容易发生横向的膨胀变形，在受到金属纤维丝长度方向的压缩时金属纤维丝容易发生横向的膨胀变形，制备了在拉伸和压缩下都产生横向膨胀的具有三维正、负泊松比的金属纤维多孔材料。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：具有三维正、负泊松比的金属纤维多孔材料的制备工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤：

具有三维正、负泊松比的金属纤维多孔材料的制备工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤：

步骤一、将多根波浪形金属纤维丝平行排布组成金属纤维束，然后将金属纤维束进行压缩，得到压缩后的金属纤维束；所述压缩的过程为：从垂直于金属纤维丝长度方向的两个互相垂直的方向分别压缩金属纤维束；所述压缩后的金属纤维束的孔隙度为90％～99％；

步骤二、将步骤一中得到的压缩后的金属纤维束进行高温烧结，得到热处理金属纤维束；

步骤三、将步骤二中得到的热处理金属纤维束进行压缩，得到具有三维正、负泊松比效应的金属纤维多孔材料；所述压缩的过程为：从垂直于金属纤维丝长度方向的两个互相垂直的方向分别压缩金属纤维束；所述具有三维正、负泊松比效应的金属纤维多孔材料的孔隙度为80％～90％。

本发明通过将多根波浪形金属纤维丝大致平行排布组成金属纤维束，采用波浪形的金属纤维丝有一定弯曲度，这样制备的金属纤维束经压缩后内部的波浪形的金属纤维丝才能相互交叠，形成内凹结构，从而具有两个方向的泊松比效应；