手性嵌入蜂窝

比吸能超2 J/g

一种将手性单元嵌入蜂窝结构的新型吸能构型，相比传统蜂窝结构在斜向加载下吸能特性显著提升，为拓扑优化提供新思路。

卞政 · 龚愉 · Zhixuan, Sun · 赵丽滨 · 张建宇 · 胡宁

Composite Structures 2024

具体参数

能量吸收（侧向加载）

{'zh': '49.52', 'en': '49.52'} J

比吸能（侧向加载）

{'zh': '1.55', 'en': '1.55'} J/g

能量吸收（斜向加载）

{'zh': '62.25', 'en': '62.25'} J

比吸能（斜向加载）

{'zh': '2.14', 'en': '2.14'} J/g

技术优势

斜向吸能大幅提升

嵌入的手性单元引导了更稳定的渐进折叠变形，使斜向加载下的能量吸收和比吸能显著高于普通蜂窝。

变形模式更可控

手性单元改变了蜂窝的变形模式，避免了灾难性的整体屈曲，使结构在压溃过程中保持稳定的逐层折叠。

参数可优化设计

通过调整节点半径和壁厚，可以进一步优化吸能性能，文中给出了参数设计的最优区间。

应用场景

• 轻量化吸能结构：手性蜂窝可在冲击下稳定吸能，替代传统蜂窝用于轻量化防护。
• 航空航天防护结构：高比吸能特性可减轻防护结构重量，同时保持优异抗冲击能力。
• 飞行器抗撞结构：斜向加载下的高吸能特性适合飞行器复杂碰撞工况，提升抗撞性。
• 航空夹芯结构：可作为航空夹芯结构的芯层，在轻量化同时提供高能量吸收。
• 3D打印点阵材料：该结构可通过3D打印一体化制造，便于按需定制拓扑参数。