[实用新型]一种三维负泊松比与压扭耦合的超材料

说明书

本实用新型公开了一种三维负泊松比与压扭耦合的超材料，所述超材料由若干相同的结构单元周期性延拓构成；所述每个结构单元包括正交杆组及偏心杆组；所述正交杆组由两个菱形或椭圆形相互垂直在两点连接构成；所述两个菱形或椭圆形连接形成的两个连接点，用于与竖向方向的相邻的所述结构单元连接；所述偏心杆组由四个嵌套的偏心杆件组成，每个所述偏心杆件的一个端点分别与所述菱形或椭圆形相连接，另一端点用以连接相邻的所述结构单元。该超材料在z轴方向压缩(或拉伸)时出现整体收缩(或膨胀)；在x轴或y轴方向压缩或拉伸时绕z轴旋转。

技术领域

本实用新型涉及超材料制备技术领域，尤其涉及一种三维负泊松比与压扭耦合的超材料。

背景技术

负泊松比超材料是指在单轴受压(受拉)下，材料在垂直于加载方向的收缩(膨胀)，实现与自然材料相反的性能。由于三维空间的复杂性，目前负泊松比结构的超材料的应用主要局限于二维，无法完全满足三维应用场景需求。

因此，现有技术还有待于进一步的改进和提升。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种三维负泊松比与压扭耦合的超材料，旨在解决现有超材料仅能在平面内使用的问题。

一种三维负泊松比与压扭耦合的超材料，其中，所述超材料由若干相同的结构单元周期性延拓构成；

所述每个结构单元包括正交杆组及偏心杆组；所述正交杆组由两个形状相同的中心对称性图形相互垂直在两点连接构成；由所述两个中心对称图形连接形成的两个连接点，用于与竖向方向的相邻的所述结构单元连接；

所述偏心杆组由四个嵌套的偏心杆件组成，每个所述偏心杆件的一个端点分别与所述中心对称图形的一条边或一个顶点相连接，另一端点用以与相邻的所述结构单元的偏心杆件连接。

可选地，所述的三维负泊松比与压扭耦合的超材料，其中，所述偏心杆件为直杆或曲杆。

可选地，所述的三维负泊松比与压扭耦合的超材料，其中，所述四个偏心杆件呈逆时针或顺时针设置。

可选地，所述的三维负泊松比与压扭耦合的超材料，其中，所述每个所述偏心杆件的一个端点分别与所述中心对称图形上的与连接点相异的部分固定连接。

可选地，所述的三维负泊松比与压扭耦合的超材料，其中，沿纵向z轴拉伸所述超材料，所述超材料沿横向x轴和y轴膨胀。

可选地，所述的三维负泊松比与压扭耦合的超材料，其中，沿纵向z轴压缩所述超材料，所述超材料沿横向x轴和y轴收缩。

可选地，所述的三维负泊松比与压扭耦合的超材料，其中，沿横向x轴或y轴拉伸所述超材料，所述超材料绕z轴扭转。

可选地，所述的三维负泊松比与压扭耦合的超材料，其中，所述超材料还包括负载件，所述负载件设置在所述超材料的四周，且与所述偏心杆件固定连接。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型通过构建具有正交杆组和偏心杆组的结构单元，对其进行阵列延拓，得到三维负泊松比与压扭耦合的超材料，该超材料在z轴方向压缩(或拉伸)时出现整体收缩(或膨胀)；在x轴或y轴方向压缩或拉伸时绕z轴旋转。相较于二维超材料仅可在平面内使用的缺点，本实用新型给出的三维负泊松比与压扭耦合的超材料可应用于三维正交方向上的传动机构、多方向振动吸收装置等。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的三维负泊松比与压扭耦合的超材料；

图2为三维负泊松比与扭转耦合的超材料的左旋与右旋结构示意图；

图3为以菱形为正交杆组的负泊松比与扭转耦合的超材料的结构单元立体图；

图4为以菱形为正交杆组的负泊松比与扭转耦合的超材料的结构单元俯视图；