[发明专利]一种基于3D打印的三维可控拉胀多胞结构

摘要

本发明公开了一种基于3D打印的三维可控拉胀多胞结构，该三维结构可以分别由两种不同的单胞通过空间阵列得到，所述的第一种单胞是由两个二维手性蜂窝的单胞通过空间旋转90度后固接到一起得到的，第二种单胞是由三个二维手性蜂窝的单胞通过空间旋转60度和120度后固接到一起得到的，所述的二维手性蜂窝的单胞则是由两根交叉并固接的杆经过两次镜面对称得到的。该多胞材料可以具有负泊松比性质，当其在一个方向上受到压缩时，会在另外两个方向上向内收缩，从而使结构更加致密，更有效的抵抗压缩载荷。此外，可以通过改变第一杆和第二杆的长细比和倾斜角度，调节多胞材料的弹性性能。

主权项

1.一种基于3D打印的三维可控拉胀多胞结构，其特征在于：所述三维可控拉胀多胞结构是由在三维空间上周期性排布的单胞构成，而周期性的单胞可以有两种类型：第一种单胞是由两个完全相同的二维手性蜂窝单胞构成，所述的两个二维手性蜂窝单胞首先在空间中完全重合，然后其中一个二维手性蜂窝单胞以竖直方向的轴为旋转中心顺时针旋转90度，得到的两个二维手性蜂窝单胞在空间中互相垂直平分且在竖直方向上对齐，两个二维手性蜂窝单胞在第一重合点E和第二重合点F处固接；第一种单胞通过空间线性阵列或对角阵列的方式，在空间三个方向上周期性排布，从而得到两种三维可控拉胀多胞结构；或第二种单胞是由三个完全相同的二维手性蜂窝单胞构成，所述三个二维手性蜂窝单胞首先在空间中完全重合，然后其中一个二维手性蜂窝单胞以竖直方向的轴为旋转中心顺时针旋转60度，另一个二维手性蜂窝单胞以竖直方向的轴为旋转中心顺时针旋转120度，得到三个二维手性蜂窝单胞在空间中互相平分且在竖直方向上对齐，三个二维手性蜂窝单胞在第一重合点G和第二重合点H处固接；第二种单胞通过正六边形的空间阵列，得到三维可控拉胀多胞结构；在每个二维手性蜂窝单胞中，第一杆和第二杆互相交叉并连接在一起构成第一结构，其中，第一杆和第二杆在连接点A的连接方式为固接，且第一杆和第二杆互相平分；第一杆与竖直方向的轴的夹角为θ1，第二杆与水平方向的轴的夹角为θ2，其中，竖直方向的轴位于第一杆的最右端，水平方向的轴位于第二杆的最下端，竖直方向的轴和水平方向的轴互相垂直；第一结构以竖直方向的轴为对称轴，对称得到第二结构，然后第一结构和第二结构再以水平方向的轴为对称轴，对称得到第三结构和第四结构；四个结构在连接处互相固接，构成一个整体，即二维手性蜂窝的单胞，其中，第一杆与竖直方向轴的夹角θ1在θ1＞45°范围内取值、第二杆与水平方向轴的夹角θ2在θ2＜135°范围内取值，第一杆和第二杆的长度没有具体限制，只要最终对称得到的二维手性蜂窝单胞中没有重叠的杆即可。