[實用新型]一種具有負熱膨脹特性的保險裝置

有效

• 申請號: 202023212422.5
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN213634487U
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 任鑫;羅薈琛;王鑫源;仲如;駱陳
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23;G06F119/08
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 徐激波

本實用新型公開了一種具有負熱膨脹效應的保險裝置，包括負熱膨脹結構及其外面設置的外部圓管；所述負熱膨脹結構由負熱膨脹平面結構卷曲形成圓管狀，并且在負熱膨脹結構上斜桿連接的位置設置有卡扣，所述負熱膨脹平面結構由多個負熱膨脹胞元在平面上進行空間平移并相互連接得到，所述負熱膨脹胞元由兩個相同的微結構共用一條底邊相對連接而成，所述微結構為由一個底邊和兩個斜邊構成的等腰三角形；所述外部圓管的管壁設置有卡槽，在電子元器件或者機器正常工作時所述負熱膨脹結構的卡扣設在卡槽內。本實用新型能夠在達到所需防控的溫度之前，斷開電路，防止機器設備被高溫破壞。

技術領域

本實用新型屬于機械以及新材料技術領域，涉及到一種具有負熱膨脹特性的保險裝置。

背景技術

在工程應用中，溫度變化會引起尺寸變化，所以必須考慮材料和結構的膨脹與收縮。大多數材料的應用環境將經歷一系列的工作溫度，無論是技術還是基礎研究領域都會關注由溫度變化引起的結構的熱膨脹。熱膨脹系數是一個重要的物理量，用來測量溫度對材料尺寸的改變程度。負熱膨脹材料與傳統的材料具有相反的特性，在一定的溫度升高范圍內呈現收縮的熱彈性能。早在1996年，Lakes等人，就設計了多種雙材料金屬條結構，通過金屬條受熱后產生的彎曲變形來抵消沿金屬條方向的伸長變形。2007年，Evans課題組設計了一種三角形鉸接的結構，每根桿件采用單一的正熱膨脹材料構成。其中橫向桿件的伸長，會導致單元縱向方向的高度降低。

隨著近幾年熱學超材料領域的飛速發展，越來越多具有特定性能的負熱膨脹結構被設計出來，例如：可調控熱膨脹結構、熱膨脹和泊松比可同時調控的二維超材料設計等。本文中所述的負熱膨脹效應的保險裝置的設計方法，就是基于上述的三角形結構，通過控制單個三角形胞元斜邊與底邊之比來控制整個結構的負熱膨脹性能。

實用新型內容

本實用新型是針對現有保險裝置的不足，提出一種具有負熱膨脹效應的保險裝置，根據電子元器件或者機器工作時需要防控的溫度，設計出滿足要求的結構并且可以利用3D打印技術制備，能夠在達到所需防控的溫度之前，斷開電路，防止機器設備被高溫破壞。

本實用新型采用的技術方案為：一種具有負熱膨脹特性的保險裝置，包括負熱膨脹結構及其外面設置的外部圓管；

所述負熱膨脹結構由負熱膨脹平面結構卷曲形成圓管狀，并且在負熱膨脹結構上斜桿連接的位置設置有卡扣，所述負熱膨脹平面結構由多個負熱膨脹胞元在平面上進行空間平移并相互連接得到，所述負熱膨脹胞元由兩個相同的微結構共用一條底邊相對連接而成，所述微結構為由一個底邊和兩個斜邊構成的等腰三角形；

所述外部圓管的管壁設置有卡槽，在電子元器件或者機器正常工作時所述負熱膨脹結構的卡扣設在卡槽內；

所述的底邊和斜邊分別選取兩種不同的金屬材料，熱膨脹系數分別記為α₁和α₂，α₁＞α₂，所述外部圓管和卡扣選取低膨脹材料，熱膨脹系數記為α₃。

作為優選，所述微結構的斜邊長度L₁和底邊長度L₂的長度之比關系滿足：0.57＜L₁/L₂＜0.7；所述微結構的斜邊寬度H₁和底邊寬度H₂的長度之比的關系滿足：0.4＜H₁/H₂＜2；所述微結構的數量為N，其中N為≥4的整數。