一种可变刚度的材料结构、防护装备制造技术

本发明专利技术提供了一种可变刚度的材料结构，包括第一结构层和第二结构层，在所述第一结构层与第二结构层任意一外侧设置有驱动件，所述第一结构层与第二结构层之间的连接关系配置为能在所述驱动件的作用下从第一状态切换至第二状态，当处于第一状态时，所述第一结构层与第二结构层之间的连接处以松散啮合的方式连接使两者之间处于柔性状态，当处于第二状态时，所述第一结构层与第二结构层通过紧密啮合的方式连接以使两者之间处于刚性状态。本发明专利技术还提供了一种防护装备。通过本发明专利技术方案，结构简单，刚性和柔性之间切换速度快，用户体验好。用户体验好。用户体验好。

【技术实现步骤摘要】
一种可变刚度的材料结构、防护装备


[0001]本专利技术涉及复合材料和防护装备
，具体而言，涉及一种可变刚度的材料结构、防护装备。

技术介绍

[0002]在现有的防护装备中，常用陶瓷板、钢板、高分子塑料等硬度、刚度很大的材料作为护甲，但是这种高刚度材料会极大地影响装备的活动性以及舒适度，同时在受到冲击时，由于刚度大的原因，冲击时产生的冲击波会直接传导至人体或是被保护仪器，造成伤害；另外一种类型的护甲是使用厚橡胶垫或其他较软的高分子材料，橡胶或高分子垫片虽然具备一定的形变能力，但由于刚度不够，无法承受较大的冲击力。

技术实现思路

[0003]本专利技术公开了一种可变刚度的材料结构，结构简单，操作便利，旨在改善现有的防护装备存在影响活动性以及无法承受较大冲击力的问题。问题。
[0004]本专利技术采用了如下方案：
[0005]本申请提供了一种可变刚度的材料结构，包括：第一结构层和第二结构层，在所述第一结构层与第二结构层任意一外侧设置有驱动件，所述第一结构层与第二结构层之间的连接关系配置为能在所述驱动件的作用下从第一状态切换至第二状态，当处于第一状态时，所述第一结构层与第二结构层之间的连接处于以松散啮合的方式连接使两者之间处于柔性状态，当处于第二状态时，所述第一结构层与第二结构层通过紧密啮合的方式连接以使第一结构层与第二结构层之间处于刚性状态。
[0006]进一步地，所述第一结构层包括有第一柔性材料以及固定设置在所述第一柔性材料上的第一啮合块组，所述第二结构层包括有第二柔性材料以及固定设置在所述第二柔性材料上的第二啮合块组，所述第一啮合块组与第二啮合块组配置为能在所述驱动件的作用下紧密啮合形成板式结构，使所述材料结构处于刚性状态。
[0007]进一步地，所述第一啮合块组和所述第二啮合块组采用金属材料或者硬质塑料。
[0008]进一步地，所述第一柔性材料和第二柔性材料为不透气材料或者织物或者高分子薄膜。
[0009]进一步地，所述第一结构层与第二结构层之间设置有弹性物，所述弹性物配置为能在所述驱动件取消对第一结构层和第二结构层的作用时，促使所述第一结构层与第二结构层之间的连接处由紧密啮合状态切换成松散状态。
[0010]进一步地，所述弹性物为弹性薄膜。
[0011]进一步地，所述驱动器为气囊体，所述气囊体适于通过气体量的改变以使所述第一结构层和第二结构层在刚性状态和柔性状态之间切换，当所述气囊体内的气体达到第一气量时，所述第一结构层与第二结构层紧密啮合以使材料结构处于刚性状态，当所述气囊体的气体减少至第二气量时，所述第一结构层与第二结构层的连接处由紧密啮合状态切换
成松散啮合状态以使材料结构处于柔性状态。
[0012]进一步地，还包括充气模块，所述充气模块连接所述气囊体以对所述气囊体进行充气。
[0013]本专利技术还提供了一种防护装备，包括上述任意一项所述的可变刚度的材料结构。
[0014]本专利技术具有以下有益效果：
[0015]1.提供一种具有柔软度的可变刚度材料，在用于防护装备时，气囊体未充气状态时具有一定的柔软性，大大增加的穿着的舒适度和活动空间，例如安装于前胸、后背、关节等部位。
[0016]2.对气囊体充气后可以形成高刚度的整体材料，结构层相互啮合(类似于木工行业的卯榫结构)，可以吸收冲击力。
[0017]3.采用充气的设计可以瞬间实现材料的刚度变化，非常适用于突发情况的冲击。
[0018]4.材料设计有气囊体，气囊体充气后形成空气垫，进一步吸收冲击力，且提供舒适的体验。
[0019]5.本材料可以反复使用。
[0020]6.可以制作任意大小的结构，可以适用人体或者仪器，适用范围极广。
附图说明
[0021]图1是本专利技术实施例一种可变刚度的材料结构的结构示意图；
[0022]图2是本专利技术实施例一种可变刚度的材料结构在柔性状态下的结构示意图；
[0023]图3是本专利技术实施例一种可变刚度的材料结构在刚性状态下的结构示意图；
[0024]图标：第一结构层1、第一柔性材料11、第一啮合块组12、第二结构层2、第二柔性材料21、第二啮合块组22、弹性物3、驱动件4。
具体实施方式
[0025]实施例
[0026]本专利技术实施例提供了一种防护装备，一种可变刚度的材料结构。
[0027]结合图1至图3所示，上述所述的可变刚度的材料结构，包括：第一结构层1和第二结构层2，在所述第一结构层1与第二结构层2任意一外侧设置有驱动件4，所述第一结构层1与第二结构层2之间的连接关系配置为能在所述驱动件4的作用下从第一状态切换至第二状态，当处于第一状态时，所述第一结构层1与第二结构层2之间的连接处于以松散啮合的方式连接使两者之间处于柔性状态，当处于第二状态时，所述第一结构层1与第二结构层2通过紧密啮合的方式连接以使第一结构层与第二结构层之间处于刚性状态。
[0028]在本实施例中，通过设置驱动件4的方式改变第一结构层1和第二结构层2之间的连接关系，即通过驱动件4驱动其中的第一结构层1或者第二结构层2相互靠近并在狭小的空间内形成紧密的啮合关系，使得第一结构层1与第二结构层2之间的空间被挤压消失后能形成一个板式结构，从而具有一定的硬度，即刚性状态；而在驱动件4取消对第一结构层1或者第二结构层2的作用力后，第一结构层1与第二结构层2在失去外力时会取消紧密啮合的连接关系，切换为松散啮合，两者之间具有一定的活动空间，整体可以一定范围的弯曲，即柔性状态。需要解释的是，这里第一状态即柔性状态，第二状态即刚性状态，所述板式结构
即第一结构层1和第二结构层2的啮合结构相互啮合后，第一结构层1与第二结构层2之间形成一个类似于平板一样的结构，该结构下整体的结构密实，具有较高的强度。
[0029]所述驱动件4可以使用气囊体利用气压提供啮合力，或者其他可以提供第一结构层1和第二结构层2之间的啮合力的驱动方式，例如可以通过电磁驱动或者液压驱动之类的其他形式提供。为了更方便阐述本专利技术的工作原理，下面驱动件4以气囊体为例进行说明。
[0030]在本实施例中，气囊体进行充气使气囊体膨胀，从而使第一结构层1与第二结构层2在较小的空间内被瞬间挤压，两者相互啮合以形成刚性的结构，从而能够吸收一定的冲击力，而当气囊体放气时，取消了对第一结构层1和第二结构层2的挤压效果，两者之间相对松散地啮合，则可以使材料结构有一定的柔软性，便于穿戴等动作。应当注意的是，本实施例中，所述第一结构层1、第二结构层2和气囊体应该被固定在相对固定和狭小的空间内，例如通过织布围成的空间。所述防护装备可以是护甲或者其他用于防护的结构，不局限于护甲。本实施例中所述的气囊体内的气体量通过充气模块进行增减，当气体量内的容量通过充气达到一定的压力值时(即第一气量)，气囊体膨胀挤压第一结构层1和第二结构层2，具体的压力值根据实际的材料和产品的大小进行设定，这里不多加限定，其压力足以使第一结构层1和第二结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可变刚度的材料结构，其特征在于，包括：第一结构层和第二结构层，在所述第一结构层与第二结构层任意一外侧设置有驱动件，所述第一结构层与第二结构层之间的连接关系配置为能在所述驱动件的作用下从第一状态切换至第二状态，当处于第一状态时，所述第一结构层与第二结构层之间的连接处以松散啮合的方式连接使两者之间处于柔性状态，当处于第二状态时，所述第一结构层与第二结构层通过紧密啮合的方式连接以使两者之间处于刚性状态。2.根据权利要求1所述的可变刚度的材料结构，其特征在于，所述第一结构层包括有第一柔性材料以及固定设置在所述第一柔性材料上的第一啮合块组，所述第二结构层包括有第二柔性材料以及固定设置在所述第二柔性材料上的第二啮合块组，所述第一啮合块组与第二啮合块组配置为能在所述驱动件的作用下紧密啮合形成板式结构，使所述材料结构处于刚性状态。3.根据权利要求2所述的可变刚度的材料结构，其特征在于，所述第一柔性材料和第二柔性材料为不透气材料或者织物或者高分子薄膜。4.根据权利要求2所述的可变刚度的材料结构，其特征在于，所述第一啮合块组和所述第二啮合块组采用金属材料或者硬...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄如松，梁柏林，杨艺宗，朱丽梅，
申请(专利权)人：华懋厦门新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：