一种基于三维马蹄形微结构的仿生网状超材料制造技术

本发明专利技术提供一种基于三维马蹄形微结构的仿生网状超材料，属于超材料设计技术领域。该超材料由三维单胞结构通过空间阵列得到；三维单胞结构通过马蹄形微结构按相同弯曲方向沿正八面体八条侧棱连接上下顶点形成笼状结构实现。三维单胞结构中，没有沿正八面体横向棱分布的结构，以横向棱为界的上下部分在纵向上都视作空间四韧带手性单元，且关于正八面体中心点中心对称，每个马蹄形微结构所在平面与相邻的正八面体侧面夹角相等。该超材料以三维马蹄形为基本功能构元，通过正八面体点阵形成三维周期排布的网状超材料，在具有较大应力应变调控范围的同时还具备生物组织的非线性力学性能和拉伸

【技术实现步骤摘要】
一种基于三维马蹄形微结构的仿生网状超材料


[0001]本专利技术涉及超材料设计
，尤其涉及一种基于三维马蹄形微结构的仿生网状超材料。

技术介绍

[0002]随着对新材料性能需求的不断增长，以及新制备工艺的不断发展，人为设计与合成具有特殊性能的超材料逐渐成为了研究的热点。超材料通常指以自然界常规材料为基底，通过人为设计的微结构作为基本单元，经过周期性排列，实现自然材料中罕见或不具备的特殊性质的人工功能材料。超材料不寻常的特殊性质由其微结构的几何构型决定，受设计参数和组分材料的影响，但与组分材料本身的性质没有联系。超材料在调节孔隙率、调控力学性能、实现非常规力学性能、声学和声子性能等许多方面具有较好的特性。
[0003]作为超材料近几年兴起的研究方向之一，力
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材料学和结构基因组工程对于超材料的设计提出了一种新的研究思路：探索结构的综合性能与材质、组元构型、制造工艺等因素之间的相互关系，通过多尺度结构、组元设计达成性能、功能、智能、仿生等的精准调控，研究组元构型与材料性能、功能之间的内在关联为超材料设计提供了重要思路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于三维马蹄形微结构的仿生网状超材料，其特征在于，由三维单胞结构通过空间阵列得到；所述三维单胞结构通过马蹄形微结构按相同弯曲方向沿正八面体八条侧棱连接上下顶点形成笼状结构实现。2.根据权利要求1所述的基于三维马蹄形微结构的仿生网状超材料，其特征在于，所述三维单胞结构中，没有沿正八面体横向棱分布的结构，以横向棱为界的上下部分在纵向上都视作空间四韧带手性单元，且关于正八面体中心点中心对称，每个马蹄形微结构所在平面与相邻的正八面体侧面夹角相等。3.根据权利要求1所述的基于三维马蹄形微结构的仿生网状超材料，其特征在于，所述超材料设计方法包括步骤如下：S1、以正八面体连接上下顶点的一组侧棱为弦，在过侧棱且相互垂直的两个平面上分别构建圆心角相同但方向相反的空间马蹄形微结构，两个马蹄形微结构关于相连接的节点中心对称；S2、沿正八面体纵向八条侧棱构建关于正八面体中心点中心对称的八个马蹄形微结构：按步骤S1中方法继续构建三组空间马蹄形微结构，四组空间马蹄形微结构关于八面体上下顶点所在直线中心对称，且四组弦所在平面相互间夹角相等为90
°
，形成四韧带马蹄形手性结构；S3、在所有节点位置设置马蹄形微结构1.2倍直径的节点球，构成三维单胞；S4、以正八面体三组处于相对位置节点的连线方向为三个主轴方向，将三维单胞沿三个主轴方向进行周期性排列，形成正方形点阵三维马蹄形网状超材料。4.根据权利要求3所述的基于三维马蹄形微结构的仿生网状超材料，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：阎东佳，周婧萱，李政阳，张杰，宋小宁，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：