强度韧性可协同调控超材料结构及其仿生双相设计方法技术

本发明专利技术涉及一种强度韧性可协同调控超材料结构及其仿生双相设计方法，所述超材料为由软相材料杆和硬相材料杆组合而成的Bouligand螺旋堆叠结构，两层之间杆方向的夹角为7.5°～30°，同一个层级内比例硬相材料杆与软相材料杆的数量之比为1:3～3:1。本发明专利技术通过大自然中的仿生结构，结合双相设计，充分利用显著的层间耦合、有效的应力转移、扭曲裂纹扩展、界面能量耗散和不同相之间的裂纹路径引导等能量耗散中的多种协同机制，创新设计出仿生双相bouligand构型，推动仿生结构材料设计思路的创新与发展，为解决强度和韧性之间的冲突提供思路，为刚性和柔性保护的结合提供解决方案。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及超材料复合材料，更具体地说，涉及一种强度韧性可协同调控超材料结构的仿生双相设计方法。

技术介绍

1、多孔材料因其优异的机械性能和多功能的特性而受到广泛关注，它在轻质承重部件、热交换器等领域展示了有前途的应用。几个世纪以来，研究人员一直致力于提高材料的强度。然而，材料强化通常伴随着韧性的急剧下降，导致高强度材料的低韧性和高韧性材料的低强度。所以传统的开发高强度与高韧性材料的方法，演变成了寻求强度和韧性的平衡。

2、大自然为强度和韧性之间的协同平衡提供了设计参考和灵感来源。其中，仿生bouligand结构是许多生物生存的力学基础，也是近年来的研究热点。这种构型增加了裂纹表面积，其产生的模量振荡也增强了裂纹扭转。通过显著的层间耦合、有效的应力传递和扭曲裂纹扩展的机理，它表现出了良好的性能特征。尽管仿生bouligand结构中的机制已经被揭示，但是由于材料组成的相对单一，界面能量耗散未被充分利用，以该结构为基础的设计有进一步突破的可能性。

技术实现思路

1、本专利技术要解决的技术问题在于，提本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种强度韧性可协同调控超材料结构，其特征在于，所述超材料为由软相材料杆和硬相材料杆组合而成的Bouligand螺旋堆叠结构，两层之间杆方向的夹角为7.5°～30°，同一个层级内比例硬相材料杆与软相材料杆的数量之比为1:3～3:1。

2.根据权利要求1所述的强度韧性可协同调控超材料结构，其特征在于，所述软相材料为热塑性聚氨酯，硬相材料为聚乳酸。

3.一种权利要求1所述强度韧性可协同调控超材料结构的仿生双相设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的强度韧性可协同调控超材料结构的仿生双相设计方法，其特征在于，在所述步骤S1中，使用熔融...

【技术特征摘要】

1.一种强度韧性可协同调控超材料结构，其特征在于，所述超材料为由软相材料杆和硬相材料杆组合而成的bouligand螺旋堆叠结构，两层之间杆方向的夹角为7.5°～30°，同一个层级内比例硬相材料杆与软相材料杆的数量之比为1:3～3:1。

2.根据权利要求1所述的强度韧性可协同调控超材料结构，其特征在于，所述软相材料为热塑性聚氨酯，硬相材料为聚乳酸。

3.一种权利要求1所述强度韧性可协同调控超材料结构的仿生双相设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的强度韧性可协同调控超材料结构的仿生双相设计方法，其特征在于，在所述步骤s1中，使用熔融长丝制造打印制备双相仿生bouligand结构样品，样品使用双喷嘴打印机打印，该打印机左右喷嘴同时打印不同的材料，最终制造出双相仿生...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹晓飞，官颐婷，杨浩铭，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：