[發(fā)明專利]基于點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的多層級結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011048124.9
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112212202B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李曉雁;王宇嘉
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: F16S5/00
• 分類號: F16S5/00
• 代理公司: 北京林達(dá)劉知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;李茂家

本申請?zhí)岢鲆环N基于點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的多層級結(jié)構(gòu)，所述基于點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的多層級結(jié)構(gòu)包括：多塊板組件，所述多塊板組件固定連接在一起形成所述基于點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的多層級結(jié)構(gòu)；所述板組件由多個(gè)一級胞元按照點(diǎn)陣排列形成，所述一級胞元形成為具有孔隙的塊狀，所述孔隙貫穿所述一級胞元，使所述板組件具有孔隙。通過采用上述技術(shù)方案，將一級胞元按照點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)排列形成板狀進(jìn)而形成多層級結(jié)構(gòu)，使其在較低的相對密度下具有較好的力學(xué)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請屬于材料領(lǐng)域，特別涉及一種基于點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的多層級結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)是由單一胞元在三維空間中周期排布所得到的多孔結(jié)構(gòu)，相比于泡沫等無序排列的多孔材料，有序排列的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)在具有低密度的同時(shí)表現(xiàn)出更優(yōu)異的力學(xué)性能，具有較高的比剛度、比強(qiáng)度等。點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)排列的材料能夠滿足材料輕量化的要求，在航空航天等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。

多層級結(jié)構(gòu)在生物材料中普遍存在，如貝殼的珍珠母層、人體的骨骼等，研究表明這些生物材料優(yōu)異的力學(xué)性能與其多層級的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。

發(fā)明內(nèi)容

本申請旨在提出一種輕量化的材料，其具有優(yōu)異的力學(xué)性能。

本申請?zhí)岢鲆环N基于點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的多層級結(jié)構(gòu)，所述基于點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的多層級結(jié)構(gòu)包括：

多塊板組件，所述多塊板組件固定連接在一起形成所述基于點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的多層級結(jié)構(gòu)；

所述板組件由多個(gè)一級胞元按照點(diǎn)陣排列形成，所述一級胞元形成為具有孔隙的塊狀，所述孔隙貫穿所述一級胞元，使所述板組件具有孔隙。

優(yōu)選地，所述板組件包括第一板組件，所述第一板組件形成為矩形的板狀，所述第一板組件設(shè)置有三塊，三塊所述第一板組件中的任意一塊與另外兩塊都垂直，使三塊所述第一板組件分隔出八個(gè)區(qū)域。

優(yōu)選地，所述板組件還包括第二板組件，所述第二板組件形成為三角形的板狀，所述第二板組件設(shè)置有32塊，所述第二板組件連接形成8個(gè)四面體，8個(gè)所述四面體分別位于上述八個(gè)區(qū)域內(nèi)，所述四面體的各角部連接于所述第一板組件的交點(diǎn)或所述第一板組件的角部。

優(yōu)選地，所述第一板組件和所述第二板組件的厚度比為

優(yōu)選地，在所述板組件的相交位置所述板組件為實(shí)心結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述一級胞元包括第一桿、第二桿和第三桿，

所述第一桿設(shè)置有12根，12根所述第一桿連接形成長方體或立方體框架，所述第一桿是所述框架的棱邊；

所述第二桿設(shè)置有8根，8根所述第二桿從所述框架的頂點(diǎn)向所述框架的中心延伸并且連接在一起；

所述第三桿設(shè)置有6根，所述第三桿從所述框架的中心向所述框架的各個(gè)面的中心延伸。

優(yōu)選地，所述第一桿和所述第三桿的直徑相同，所述第一桿和所述第二桿的直徑比為2：

優(yōu)選地，所述一級胞元形成為極小曲面的施瓦茨P結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述基于點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的多層級結(jié)構(gòu)和所述一級胞元的結(jié)構(gòu)不同。

優(yōu)選地，所述基于點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的多層級結(jié)構(gòu)通過增材制造形成。

通過采用上述技術(shù)方案，將一級胞元按照點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)排列形成板狀進(jìn)而形成多層級結(jié)構(gòu)，使其在較低的相對密度下具有較好的力學(xué)性能。

附圖說明

圖1示出了根據(jù)本申請的第一實(shí)施方式的基于點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的多層級結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2示出了根據(jù)本申請的第一實(shí)施方式的基于點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的多層級結(jié)構(gòu)的第一板組件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3示出了根據(jù)本申請的第一實(shí)施方式的基于點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的多層級結(jié)構(gòu)的第二板組件的結(jié)構(gòu)示意圖。