多稳态机械超材料

冲击加速度降85%

一种基于TPU基底的多稳态机械超材料原型，其冲击加速度从147.02 g降低至22.54 g，具有显著的抗冲击性能。

赵爱国 · Chuang, Liu · Yelin, Zheng · Zhang, Anfu · He, Peng · Chen, Hong · Gang, Wu · Zhang, Mangong · Wu, Tao · Guoqing, Gu

Composite Structures 2023

参数信息

准静态峰值力

2.20 kN

冲击加速度降低幅度

85 %

冲击峰值反力

3.21 kN

技术优势

冲击加速度降低85%

该超材料能将冲击加速度幅值从147.02 g衰减至22.54 g，显著降低传递到被保护对象的冲击载荷。

准静态性能可重复

在不同加载速度下，准静态压缩峰值力稳定在约2.20 kN，表明结构性能具有良好的可重复性。

数值模型可预测冲击响应

考虑基底粘弹性的广义Maxwell本构模型能够准确模拟不同冲击幅度下超材料的动态响应，为定制化防护设计提供了有效工具。

应用场景

• 防护装备：用于头盔、护具等，将冲击峰值加速度降低85%，减少人体伤害。
• 冲击防护结构：作为缓冲层集成到防护结构中，可重复吸收冲击能量。
• 航空航天缓冲材料：轻质且可设计，用于航天器着陆缓冲或设备隔振。
• 机器人抗冲击部件：保护机器人关节或传感器免受跌落、碰撞冲击。