一种可变刚度的材料结构、防护装备的制作方法

本发明涉及复合材料和防护装备，具体而言，涉及一种可变刚度的材料结构、防护装备。

背景技术：

1、在现有的防护装备中，常用陶瓷板、钢板、高分子塑料等硬度、刚度很大的材料作为护甲，但是这种高刚度材料会极大地影响装备的活动性以及舒适度，同时在受到冲击时，由于刚度大的原因，冲击时产生的冲击波会直接传导至人体或是被保护仪器，造成伤害；另外一种类型的护甲是使用厚橡胶垫或其他较软的高分子材料，橡胶或高分子垫片虽然具备一定的形变能力，但由于刚度不够，无法承受较大的冲击力。

技术实现思路

1、本发明公开了一种可变刚度的材料结构，结构简单，操作便利，旨在改善现有的防护装备存在影响活动性以及无法承受较大冲击力的问题。问题。

2、本发明采用了如下方案：

3、本申请提供了一种可变刚度的材料结构，包括：第一结构层和第二结构层，在所述第一结构层与第二结构层任意一外侧设置有驱动件，所述第一结构层与第二结构层之间的连接关系配置为能在所述驱动件的作用下从第一状态切换至第二状态，当处于第一状态时，所述第一结构层与第二结构层之间的连接处于以松散啮合的方式连接使两者之间处于柔性状态，当处于第二状态时，所述第一结构层与第二结构层通过紧密啮合的方式连接以使第一结构层与第二结构层之间处于刚性状态。

4、进一步地，所述第一结构层包括有第一柔性材料以及固定设置在所述第一柔性材料上的第一啮合块组，所述第二结构层包括有第二柔性材料以及固定设置在所述第二柔性材料上的第二啮合块组，所述第一啮合块组与第二啮合块组配置为能在所述驱动件的作用下紧密啮合形成板式结构，使所述材料结构处于刚性状态。

5、进一步地，所述第一啮合块组和所述第二啮合块组采用金属材料或者硬质塑料。

6、进一步地，所述第一柔性材料和第二柔性材料为不透气材料或者织物或者高分子薄膜。

7、进一步地，所述第一结构层与第二结构层之间设置有弹性物，所述弹性物配置为能在所述驱动件取消对第一结构层和第二结构层的作用时，促使所述第一结构层与第二结构层之间的连接处由紧密啮合状态切换成松散状态。

8、进一步地，所述弹性物为弹性薄膜。

9、进一步地，所述驱动器为气囊体，所述气囊体适于通过气体量的改变以使所述第一结构层和第二结构层在刚性状态和柔性状态之间切换，当所述气囊体内的气体达到第一气量时，所述第一结构层与第二结构层紧密啮合以使材料结构处于刚性状态，当所述气囊体的气体减少至第二气量时，所述第一结构层与第二结构层的连接处由紧密啮合状态切换成松散啮合状态以使材料结构处于柔性状态。

10、进一步地，还包括充气模块，所述充气模块连接所述气囊体以对所述气囊体进行充气。

11、本发明还提供了一种防护装备，包括上述任意一项所述的可变刚度的材料结构。

12、本发明具有以下有益效果：

13、1.提供一种具有柔软度的可变刚度材料，在用于防护装备时，气囊体未充气状态时具有一定的柔软性，大大增加的穿着的舒适度和活动空间，例如安装于前胸、后背、关节等部位。

14、2.对气囊体充气后可以形成高刚度的整体材料，结构层相互啮合(类似于木工行业的卯榫结构)，可以吸收冲击力。

15、3.采用充气的设计可以瞬间实现材料的刚度变化，非常适用于突发情况的冲击。

16、4.材料设计有气囊体，气囊体充气后形成空气垫，进一步吸收冲击力，且提供舒适的体验。

17、5.本材料可以反复使用。

18、6.可以制作任意大小的结构，可以适用人体或者仪器，适用范围极广。

技术特征：

1.一种可变刚度的材料结构，其特征在于，包括：第一结构层和第二结构层，在所述第一结构层与第二结构层任意一外侧设置有驱动件，所述第一结构层与第二结构层之间的连接关系配置为能在所述驱动件的作用下从第一状态切换至第二状态，当处于第一状态时，所述第一结构层与第二结构层之间的连接处以松散啮合的方式连接使两者之间处于柔性状态，当处于第二状态时，所述第一结构层与第二结构层通过紧密啮合的方式连接以使两者之间处于刚性状态。

2.根据权利要求1所述的可变刚度的材料结构，其特征在于，所述第一结构层包括有第一柔性材料以及固定设置在所述第一柔性材料上的第一啮合块组，所述第二结构层包括有第二柔性材料以及固定设置在所述第二柔性材料上的第二啮合块组，所述第一啮合块组与第二啮合块组配置为能在所述驱动件的作用下紧密啮合形成板式结构，使所述材料结构处于刚性状态。

3.根据权利要求2所述的可变刚度的材料结构，其特征在于，所述第一柔性材料和第二柔性材料为不透气材料或者织物或者高分子薄膜。

4.根据权利要求2所述的可变刚度的材料结构，其特征在于，所述第一啮合块组和所述第二啮合块组采用金属材料或者硬质塑料。

5.根据权利要求2所述的可变刚度的材料结构，其特征在于，所述第一结构层与第二结构层之间设置有弹性物，所述弹性物配置为能在所述驱动件取消对第一结构层和第二结构层的作用时，促使所述第一结构层与第二结构层之间的连接处由紧密啮合状态切换成松散状态。

6.根据权利要求5所述的可变刚度的材料结构，其特征在于，所述弹性物为弹性薄膜。

7.根据权利要求1所述的可变刚度的材料结构，其特征在于，所述驱动器为气囊体，所述气囊体适于通过气体量的改变以使所述第一结构层和第二结构层在刚性状态和柔性状态之间切换，当所述气囊体内的气体达到第一气量时，所述第一结构层与第二结构层紧密啮合以使材料结构处于刚性状态，当所述气囊体的气体减少至第二气量时，所述第一结构层与第二结构层的连接处由紧密啮合状态切换成松散啮合状态以使材料结构处于柔性状态。

8.根据权利要求7所述的可变刚度的材料结构，其特征在于，还包括充气模块，所述充气模块连接所述气囊体以对所述气囊体进行充气。

9.一种防护装备，其特征在于，包括权利要求1-8任意一项所述的可变刚度的材料结构。

技术总结
本发明提供了一种可变刚度的材料结构，包括第一结构层和第二结构层，在所述第一结构层与第二结构层任意一外侧设置有驱动件，所述第一结构层与第二结构层之间的连接关系配置为能在所述驱动件的作用下从第一状态切换至第二状态，当处于第一状态时，所述第一结构层与第二结构层之间的连接处以松散啮合的方式连接使两者之间处于柔性状态，当处于第二状态时，所述第一结构层与第二结构层通过紧密啮合的方式连接以使两者之间处于刚性状态。本发明还提供了一种防护装备。通过本发明方案，结构简单，刚性和柔性之间切换速度快，用户体验好。

技术研发人员：黄如松,梁柏林,杨艺宗,朱丽梅
受保护的技术使用者：华懋（厦门）新材料科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13