梯度陶瓷互穿复合材料

强度韧性双提升

通过梯度结构设计,同时提升陶瓷互穿复合材料的抗压强度和能量吸收能力,解决传统均匀结构强度与韧性难以兼得的问题。

Ke, Zhong · Yiming, Li · Mingtao, Zhang · 王志国 · 赵宇辉 · 陈建锋 · 赵吉宾

Composites Part A: Applied Science and Manufacturing 2026

参数信息

抗压强度提升(负胞元尺寸梯度)
59.78 %
能量吸收提升(正胞元尺寸梯度)
46.21 %
抗压强度提升(战略梯度排列)
151.26 %
尺寸偏差
3.10 %

技术优势

强度提升近六成

负胞元尺寸梯度(S1D-NG)通过强化陶瓷网络,在单轴压缩下使抗压强度较均匀结构提升 59.78%,且无需改变材料组分。

吸能提高近五成

正胞元尺寸梯度(S1D-PG)促进树脂连续性和损伤约束,将能量吸收提升 46.21%,有效延迟失效过程。

最优梯度超普通一倍半

梯度维数控制损伤对称性,战略性布置(如 S1D-NG)放大相协同效应,使强度提升 151.26%,远超均匀结构的微小增强。

形状精度可控制

激光-陶瓷相互作用模型驱动的路径补偿将复杂梯度 TPMS 结构的尺寸偏差控制在 3.10% 以内,保证设计可重复制造。

应用场景