软硬一体复合材料

拉伸性能显著增强

通过可控泊松比硬质晶格与软基体的变形失配耦合，实现力学性能大幅提升并延缓断裂。

PeiJie, Sun · 杨未柱 · Yu, Zhang · Baiyu, Zhang · Zheming, Fan · 李磊

Composites Part B: Engineering 2025

参数信息

硬晶格泊松比范围

-0.8 to 0.8

最佳泊松比

-0.8

最弱耦合泊松比

0.4

技术优势

强度模量双提升

软基体与硬晶格之间的变形失配产生强耦合效应，显著提高有效杨氏模量和强度，且耦合强度随晶格泊松比变化。

避免突然断裂

软基体延缓硬晶格中的裂纹萌生，并将断裂模式由突发性断裂转变为渐进失效，提高结构安全性。

负泊松比效果最佳

当硬晶格泊松比为-0.8时，变形失配产生的耦合效应最强，力学性能提升最为显著。

应用场景

• 3D打印复合材料：利用可控泊松比晶格设计，实现强韧协同的3D打印复合材料。
• 增材制造结构：为增材制造结构提供通过变形失配增强力学性能的新思路。
• 轻质高强结构：软硬复合设计在保持轻质的同时显著提升强度和刚度。
• 连续纤维复合材料：借鉴变形失配原理，可优化连续纤维复合材料中界面结合与失效行为。