然而,当一种具有负泊松比的超材料(拉胀超材料)被拉伸时,它却具有变得更宽的反直觉性质[1,2]。这是因为拉胀材料的性质是由其晶格排列决定的,而不是由单个固体元素的材料性质决定的。由于固体表面积的增加是由于固体元素之间的空间增加,这使得...
拉胀超材料能有效应对如今空间资源不足及工业过程操作成本过高的问题,契合科技产品微型化、智能化的发展趋势。而如若应用场景湿度较高,传统的超疏水材料力学性能较弱、不可拉伸,难以应用。因此,提高拉胀超材料的疏水性将具有重大意义,相关研究成果将在自清洁表面、液滴输送、液滴封装和油水分离等领域具有良好应用前景。
层级设计可以扩展超材料的力学性能调控范围,拉胀结构通过层级设计不仅可以实现倍增的变形能力,还可以提升超材料的负泊松比特性调控范围,甚至可以通过结构相变等机制实现正泊松比和负泊松比特征的定制化切换(图2b)。大多数柔性层级拉胀机械超材料是基于刚性(半刚性)旋转结构组元构建的,显著提升了基本拉胀机械超材料的结构变形...
拉胀超材料是一类具有负泊松比的材料。拉伸诱导膨胀的异常行为,使得拉胀超材料具有优异的性能,比如超大体积收缩、压痕载荷下能量吸收大幅增加、负膨胀行为、负热膨胀等。来自哈尔滨工业大学的Ming Lei等人设计了一种新颖的拉胀超材料,其基本单元和网格设计如图1所示,利用组成材料的形状记忆性,实现了超材料刚度和泊松比的...
拉胀力学超材料(即负泊松比材料)在受到轴向拉伸时会产生横向扩张,并表现出优异的力学性能,如抗剪切、耐压缩和抗冲击等性能,在航空航天、生物医疗等领域有着广阔的应用前景。超材料的宏观力学属性受控于组成微结构的拓扑结构,这意味超材料在制备后力学性能固定,缺乏自适应能力。
拉胀力学超材料(即负泊松比材料)在受到轴向拉伸时会产生横向扩张,并表现出优异的力学性能,如抗剪切、耐压缩和抗冲击等性能,在航空航天、生物医疗等领域有着广阔的应用前景。超材料的宏观力学属性受控于组成微结构的拓扑结构,这意味超材料在制备后力学性能固定,缺乏自适应能力。
本实用新型公开了一种具有负泊松比的三维拉胀超材料结构,包括多个细观结构,所述细观结构包括一个四角星型内凹结构和两个大小和结构都相同的内凹六边形结构,所述四角星型内凹结构水平布置,所述四角星型内凹结和两个内凹六边形结构两两相互垂直,所述四角星型内凹结构包括弯折支柱和设置于所述弯折支柱折弯处的...
g,h)拉伸应变传感器的微裂纹模型,解释了由拉胀超材料结构引起的应变系数的增强。 图五:利用拉胀和传统平面结构的拉伸应变传 感器检测人体压力脉搏波 a)具有5个单元拉胀阵列(比例尺:5 mm)的拉伸应变传感器和贴附在人体手腕以进行压力脉搏检测的传感器(比例尺:1 cm)的照片。环内的SWCNT网络非常薄,因此是透明的...
拉胀力学超材料(即负泊松比材料)在受到轴向拉伸时会产生横向扩张,并表现出优异的力学性能,如抗剪切、耐压缩和抗冲击等性能,在航空航天、生物医疗等领域有着广阔的应用前景。超材料的宏观力学属性受控于组成微结构的拓扑结构,这意味超材料在制备后力学性能固定,缺乏自适应能力。
针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本发明提供了一种适用于具有功能梯度及拉胀属性的超材料的拓扑优化方法,其同时考虑微结构构型在空间上的变化、不同性能指标的综合以及宏观载荷与边界条件对为微结构的影响等多个关键因素,解决了基于仿真、试验或者实验的设计方法无法实现或者实现成本过高的问题,使得经拓扑优化后的超材...