[发明专利]一种可调三维反手性负泊松比结构及制备方法

摘要

本发明公开了一种可调三维反手性负泊松比结构，由结构单元在三维空间周期排列形成。结构单元包括54根长方体杆和27个立方体块，长方体杆通过立方体块连接在一起，连接点位于立方体块的角点处，且每根长方体杆与其两端立方体块的连接位置沿杆的中垂面呈镜面对称；长方体杆均沿着坐标轴方向排列；结构单元在XY、YZ、XZ三个轴平面的投影均为反手性的形状。本发明的三维负泊松比结构中，将长方体杆通过立方体块相连，避免了现有一些负泊松比结构中的杆相互接触的设计，使应力不过于集中，提高了负泊松比效应的可靠性和耐久性。本发明的制备方法可利用已有的二维负泊松比结构设计出性能可调、可大规模制造、高可靠性的三维负泊松比结构。 1

主权项

1.一种可调三维反手性负泊松比结构，其特征在于，该三维反手性负泊松比结构的单元包括54根长方体杆和27个立方体块，长方体杆通过立方体块连接在一起，连接点位于立方体块的角点处，且每根长方体杆与其两端立方体块的连接位置沿杆的中垂面呈镜面对称；所述长方体杆均沿着坐标轴方向排列；所述单元在XY、YZ、XZ三个轴平面的投影均为反手性的形状；所述单元在三维空间周期排列形成所述三维反手性负泊松比结构。

2.一种可调三维反手性负泊松比结构的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)选定一种旋转单元以二维点阵方式排列成二维手性负泊松比模型，该模型的面单元呈正方形；将该模型中的二维图形形状转化为等效的三维立体结构；在空间上将立方体块以三维简单立方晶格形式排列，将长方体杆按照二维图形的连接方式排列，长方体杆通过立方体块连接在一起；每个结构单元包括27个立方体块和54根长方体杆，且在XY、YZ、XZ三个轴平面内的投影均呈现和所述二维手性负泊松比模型相同的形状；

(2)利用CAD建模构建出上述三维立体结构，利用有限元模拟方式验证该三维立体结构的负泊松比现象，同时改变结构参数验证该三维立体结构的负泊松比大小是否可调；

(3)利用3D打印方式制备出步骤(2)的三维立体结构，得到反手性三维负泊松比结构样品。