[發(fā)明專利]一種分級點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010054432.6
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111255838A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 柏龍;龔程;陳曉紅;孫圓喜;胡明金;蒲華燕
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號: F16F7/00
• 分類號: F16F7/00;F16S1/10;F16S5/00
• 代理公司: 重慶項(xiàng)乾光宇專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50244
• 代理人: 高姜

本發(fā)明公開了一種分級點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，包括外部薄壁結(jié)構(gòu)和填充于所述外部薄壁結(jié)構(gòu)內(nèi)的內(nèi)部點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)；所述外部薄壁結(jié)構(gòu)為宏觀尺寸，內(nèi)部點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)為介觀尺寸；本發(fā)明創(chuàng)新性地提出在宏觀尺寸下填充介觀尺寸級別的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)從而形成分級點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，不僅進(jìn)一步地增強(qiáng)了點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能，還保留了點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)本身的高比表面積和開孔特性，使得該分級點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)在功能性承載應(yīng)用上有著良好的應(yīng)用價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。該點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)包含內(nèi)部填充點(diǎn)陣材料與外部增強(qiáng)型薄壁結(jié)構(gòu)，具有高承載、高比表面積及開孔等特性，有著良好的結(jié)構(gòu)與功能特性。

背景技術(shù)

當(dāng)前，對于飛行器與航空發(fā)動機(jī)的輕量化、高性能的要求越來越高，傳統(tǒng)的航天器設(shè)計需要考慮結(jié)構(gòu)與功能，即一方面需要具有高承載能力的結(jié)構(gòu)件，另一方面需要滿足隔熱減振等特殊要求。因而，開發(fā)具有優(yōu)異結(jié)構(gòu)和功能特性的功能材料成為了必然要求。點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)以其具有高孔隙率、高比表面積及開孔特性，在航空領(lǐng)域應(yīng)用有著巨大的潛力。如CN201710335220.3-一種具有點(diǎn)陣?yán)鋮s結(jié)構(gòu)的扇形封嚴(yán)塊制備方法利用點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的因高比表面積而具有的優(yōu)良散熱特性，制備出了良好散熱冷卻的扇形封嚴(yán)塊。但是這種結(jié)構(gòu)僅限于散熱特性的體現(xiàn)，對于其承載能力有待進(jìn)一步提高。對此，CN201510500428.7-具有網(wǎng)格增強(qiáng)蜂窩芯體的夾芯結(jié)構(gòu)公布了利用網(wǎng)格結(jié)構(gòu)增強(qiáng)蜂窩結(jié)構(gòu)的方法，提高了結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能。但是，二維平面拉伸的蜂窩結(jié)構(gòu)由于薄壁特征的存在，導(dǎo)致其開孔形式比較單一，且其比表面積相對于三維點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)而言也較小。此外，由于當(dāng)前制備技術(shù)的限制，現(xiàn)有的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)主要存在于宏觀和介觀尺寸，其功能體現(xiàn)主要依托于新材料的應(yīng)用，不能充分體現(xiàn)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)本身的優(yōu)異結(jié)構(gòu)特性。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，為了實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的結(jié)構(gòu)承載特性與高比表面積的功能特性，從而使得結(jié)構(gòu)件的功能多元化。本發(fā)明創(chuàng)新性地提出在宏觀尺寸下填充介觀尺寸級別的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)從而形成分級點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，不僅進(jìn)一步地增強(qiáng)了點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能，還保留了點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)本身的高比表面積和開孔特性，使得該分級點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)在功能性承載應(yīng)用上有著良好的應(yīng)用價值。

本發(fā)明的分級點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，包括外部薄壁結(jié)構(gòu)和填充于所述外部薄壁結(jié)構(gòu)內(nèi)的內(nèi)部點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)；所述外部薄壁結(jié)構(gòu)為宏觀尺寸，內(nèi)部點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)為介觀尺寸。

進(jìn)一步，所述外部薄壁結(jié)構(gòu)與內(nèi)部點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)之間的連接處通過布爾運(yùn)算合并實(shí)體而成；

進(jìn)一步，所述外部薄壁結(jié)構(gòu)為二維平面拉伸獲得的蜂窩式結(jié)構(gòu)；

進(jìn)一步，所述外部薄壁結(jié)構(gòu)為正方形結(jié)構(gòu)，所述內(nèi)部點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)為體心立方點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)或面心立方點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)；

進(jìn)一步，所述正方形結(jié)構(gòu)的外部薄壁結(jié)構(gòu)與填充于其內(nèi)部的內(nèi)部點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)形成分級點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單胞；所述分級點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單胞沿著兩個方向排列，且相鄰單胞之間緊密結(jié)合并通過布爾運(yùn)算中的實(shí)體組合，從而形成具有較大尺寸的分級點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的有益效果：

1.本發(fā)明的分級點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)較傳統(tǒng)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)有著顯著的力學(xué)性能提升。

2.本發(fā)明的分級點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)有著較高的比表面積和開孔特性。

3.本發(fā)明通過改變內(nèi)部填充的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)分級點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)功能特性的變化，進(jìn)一步地，在不同區(qū)域填充不同拓?fù)湫螒B(tài)的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)還能實(shí)現(xiàn)分級點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的梯度變化。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

圖1為外部薄壁結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖2為體心立方點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖3為分級點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)單胞的示意圖；

圖4為大尺寸的分級點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的主視圖；

圖5為大尺寸的分級點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)(內(nèi)部為體心立方點(diǎn)陣)的軸測圖；