[發明專利]微晶格阻尼材料和可重復吸收能量的方法

有效

• 申請號: 201480014452.3
• 申請日: 2014-01-15
• 公開（公告）號: CN105008759B
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發明（設計）人: T·A·舍德勒;A·J·雅克布森;W·卡特爾;C·P·亨利;C-M·"G"·張;G·P·麥克奈特;A·P·諾瓦克
• 申請（專利權）人: 赫爾實驗室有限公司
• 主分類號: F16F15/00
• 分類號: F16F15/00;F16F15/02
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 龐東成;龔澤亮

本發明描述了一種微晶格阻尼材料和可重復吸收能量的方法。所述微晶格阻尼材料是由中空管的三維互聯網絡形成的多孔材料。該材料通過利用中空管屈曲的能量吸收機制而能夠工作以提供高阻尼，特別是聲、振動或震動阻尼，這通過微晶格架構可重復進行。

政府權利

本發明是在來自美國軍隊戰備司令部的美國政府合約W91CRB-10-0305號下通過政府支持完成的。政府在本發明中享有一定權利。

相關申請的交叉引用

這是2013年1月17日提交的標題為“Micro-Lattice Damping Material andMethod for Repeatable Energy Absorption”的美國臨時申請61/753,848號的非臨時發明專利申請。

發明背景

(1)技術領域

本發明涉及微晶格，更具體地涉及微晶格阻尼材料和可重復吸收能量的方法。

(2)背景技術

本發明涉及可以用于阻尼(例如，聲阻尼和震動阻尼)的材料。聲阻尼或凈噪是通過吸音來更安靜地制造諸如機械等部件從而將這些部件的聲影響最小化的過程。吸音傳統上使用多孔材料來完成，比如開孔泡沫、纖維材料、毛毯和布料。這些多孔材料通過在互聯孔中的空氣分子的振蕩(空氣阻力)來吸收聲能。此機制從根本上不同于本發明所用的屈曲機制，并且使阻尼成為頻率(在低頻率下吸收弱)和材料厚度的強函數。另外，關閉所述孔(例如，通過油漆)會降低這些常規吸音材料的效力。

作為備選，振動阻尼經常使用粘彈性聚合物來完成。這些材料通過在應力下的聚合物鏈滑動吸收能量，這是粘性流的原因。粘彈性聚合物的效力非常依賴于溫度，因此，粘彈性聚合物僅在較小溫度范圍(見下圖)內呈現高阻尼系數。這樣的后果是在極端溫度下性能差，或者使用在較寬溫度窗內提供較差性能的聚合物混合物。

因此，對于提供高阻尼系數并有能力重復吸收大量能量的阻尼材料存在著持續的需求。

發明內容

本發明涉及一種微晶格，更具體地涉及一種微晶格阻尼材料和可重復吸收能量的方法。本發明通過利用中空管屈曲的能量吸收機制(如通過微晶格提供)而能夠工作以提供高阻尼，特別是聲、振動或震動阻尼。

所述阻尼材料是由中空管的三維互聯網絡形成的微晶格。

在一個方面，所述中空管由材料形成，并具有壁厚度和直徑，所述壁厚度與直徑的比例小于3ε_y，其中ε_y表示形成中空管的材料的屈服應變材料特性。

在另一個方面，所述中空管直徑為10μm～10cm。

在另一個方面，所述中空管由選自由金屬、陶瓷和聚合物組成的組中的材料形成。

在另一個方面，約束層與所述微晶格貼附，所述微晶格可與被阻尼的物體連接。

在另一個方面，所述微晶格的阻尼系數(tanδ)大于0.05。

在另一個方面，所述微晶格的密度小于0.1g/cm³。

在另一個方面，所述微晶格被部分壓縮在兩種材料之間使得所述微晶格預載有應變。作為非限制性實例，所述微晶格預載至3％～50％的應變。

在另一個方面，所述微晶格的密度為10mg/cm³以下。

在另一個方面，所述微晶格適應在大于300℃的溫度、低于-100℃的溫度或在超過200℃跨度的溫度范圍提供阻尼。

在另一個方面，所述微晶格貼附至一個或多個面板。