一种具有负泊松比效应的泡沫夹芯板

本技术涉及夹芯板，具体涉及一种具有负泊松比效应的泡沫夹芯板。

背景技术：

1、泊松比是指材料在单项受拉或受压时，横向正应变与轴向正应变的比值。通常来说，几乎所有材料的泊松比都为正值，橡胶材料约为0.5，玻璃约为0.25，合金钢泊松比在0.25-0.3之间，典型聚合物泡沫泊松比在0.11-0.14之间。即材料在纵向受到压缩时，横向上发生膨胀；在纵向受到拉伸时，横向上发生收缩。负泊松比效应是指材料在纵向受到压缩时，横向上发生收缩；纵向上受到拉伸时，横向上发生膨胀。近年来通过对材料的微观结构进行设计处理，发现能够使得材料获得负泊松比效应。

2、与一般正泊松比材料相比，负泊松比材料在受到载荷作用时，材料向受冲击区域聚集，使得材料受载区域得到加强，承压、抗冲击能力提升。同时，宏观负泊松比材料多为多胞结构，具有良好的能量吸收能力，具有较高的比强度、比刚度，在工业上具有良好的应用前景。这几种夹芯结构在高应变率下的失效机理还有待研究。但是由于其结构复杂，加工难度高，难以采用传统加工方式获取，通常采用增材制造的方法进行加工，使得其加工成本提高，难以应用到更多领域。

技术实现思路

1、本实用新型目的在于提供一种具有负泊松比效应的泡沫夹芯板，该夹芯板在具有良好的抗冲击性能的同时，可采用传统机械加工方法进行加工制造，降低其制造成本，使得其能够在更多领域应用。

2、本实用新型采用技术方案如下：一种具有负泊松比效应的泡沫夹芯板，包括上面板，下面板和中间芯层；

3、所述上面板和下面板为纤维布和环氧树脂固化而成的复合材料，所述芯层为具有负泊松比结构的聚合物泡沫材料，所述芯层分别连接至所述上面板及所述下面板。

4、作为优选：所述芯层包括至少2层芯层单胞，相邻设置的两个所述芯层单胞相互连接形成间隔设置的多孔单元。

5、作为优选：所述芯层单胞包括相对设置的第一连接面、第二连接面、自所述第一连接面凹陷间隔设置的第一多边凹槽及自所述第二连接面凹陷间隔设置的第二多边凹槽，所述第一多边凹槽包括倾斜连接至所述第二连接面的第一斜边及第二斜边，所述第一斜边与所述第二连接面的夹角为θ，其中，40°<θ<80°。

6、作为优选：所述第二斜边与所述第二连接面的夹角等于所述第一斜边与所述第二连接面的夹角。

7、作为优选：所述第二多边凹槽与所述第一多边凹槽相对于所述第一斜边的中心呈中心对称，相邻两个芯层单胞的所述第一多变凹槽与所述第二多边凹槽相对设置形成所述多孔结构。

8、作为优选：所述多孔单元截面形状为内凹六边形，内凹六边形边长l>5mm，单元特征长度y>5mm，壁厚t>0.5mm。

9、作为优选，所述上面板和下面板由与树脂基体固化而成，所述纤维布为双轴向布或多轴向布或纤维无纺布或玻璃纤维布或碳纤维布中的至少一种，所述树脂为环氧树脂、不饱和聚酯、酚醛树脂及乙烯基酯中的至少一种。

10、作为优选，所述芯层与所述上表面及所述下表面通过粘合剂连接，所述粘合剂为环氧树脂双组份ab胶，其中a与b体积比为3：1。

11、作为优选，所述芯层材料为聚氨酯泡沫塑料或聚氯乙烯泡沫塑料或聚甲基丙烯酰亚胺泡沫塑料中的一种。

12、作为优选，所述泡沫夹芯板还包括设置于所述多孔结构的定位销。

13、有益效果：

14、1、本实用新型的芯层结构存在大量内凹六边形孔洞，在相对密度低的同时具备负泊松比效应，使得夹芯板受到冲击时，芯层材料向受冲击区域聚拢，获得更好的抗冲击性能；

15、2、本实用新型的芯层结构的制备可采用传统机械加工方式，大幅度降低负泊松比夹芯板成本，更符合实际生产应用的需要；

16、3、本实用新型的芯层采用硬质泡沫材料，该类材料具有良好的机械加工性能，能够提升芯层的加工效率，更加适应批量化生产需要；

17、4、本实用新型采用复合材料作为面板、硬质泡沫材料作为芯层使得夹芯板具有良好的耐腐蚀和抗疲劳能力；

18、5、整个夹芯板的制造拼装过程简单高效、定位准确、成品率高，适合流水线生产需求。

技术特征：

1.一种具有负泊松比效应的泡沫夹芯板，其特征在于：包括上面板，下面板和中间芯层；

2.根据权利要求1所述的具有负泊松比效应的泡沫夹芯板，其特征在于：所述泡沫夹芯板还包括设置于所述多孔单元的定位销。

3.根据权利要求1所述的具有负泊松比效应的泡沫夹芯板，其特征在于：所述芯层单胞包括相对设置的第一连接面、第二连接面、自所述第一连接面凹陷间隔设置的第一多边凹槽及自所述第二连接面凹陷间隔设置的第二多边凹槽，所述第一多边凹槽包括倾斜连接至所述第二连接面的第一斜边及第二斜边，所述第一斜边与所述第二连接面的夹角为θ，其中，40°<θ<80°。

4.根据权利要求3所述的具有负泊松比效应的泡沫夹芯板，其特征在于：所述第二斜边与所述第二连接面的夹角等于所述第一斜边与所述第二连接面的夹角。

5.根据权利要求3所述的具有负泊松比效应的泡沫夹芯板，其特征在于：所述第二多边凹槽与所述第一多边凹槽相对于所述第一斜边的中心呈中心对称，相邻两个芯层单胞的所述第一多边凹槽与所述第二多边凹槽相对设置形成所述多孔单元。

6.根据权利要求1所述的具有负泊松比效应的泡沫夹芯板，其特征在于：所述多孔单元截面形状为内凹六边形，内凹六边形边长l>5mm，单元特征长度y>5mm，壁厚t>0.5mm。

7.根据权利要求1所述的具有负泊松比效应的泡沫夹芯板，其特征在于：所述芯层与所述上表面及所述下表面通过粘合剂连接。

8.根据权利要求1所述的具有负泊松比效应的泡沫夹芯板，其特征在于：所述芯层材料为聚氨酯泡沫塑料或聚氯乙烯泡沫塑料或聚甲基丙烯酰亚胺泡沫塑料中的一种。

技术总结
本技术公开一种具有负泊松比效应的泡沫夹芯板，属于夹芯板技术领域。所述具有负泊松比效应的泡沫夹芯板包括：上面板、芯层、下面板；所述芯层置于上面板和下面板之间，由内凹六边形多孔结构组成，此结构具有负泊松比效应：在其纵向受到压缩时，横向上发生收缩；纵向上受到拉伸时，横向上发生膨胀。相较于传统夹芯板，该夹芯板在受到载荷作用时，芯层材料会向受冲击区域聚集，使得夹芯板的缓冲、减振、抗冲击性能增强。同时相较于常见的负泊松比结构需要使用的3D打印技术制备，本具有负泊松比效应的泡沫夹芯板采用传统机械加工方式制造，大幅降低了制造成本，提高了加工效率以及成品率。

技术研发人员：荣吉利,陈子超,韦振乾,李富荣,朱沛霖
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：20230112
技术公布日：2024/1/15