3D打印负泊松比蜂窝增强水泥

延性与吸能显著提升

将五种负泊松比结构嵌入水泥基体，改变了混凝土的失效模式，实现了延性断裂和更高的能量耗散。

赵国旗 · Yichang, Fan · 汤灿 · Yuanyuan, Wei · Hao, Wenfeng

Developments in the Built Environment 2024

技术优势

延性大幅提升

结构增强混凝土表现出延性断裂行为，破坏过程更缓和，避免了脆性突然失效。

吸能能力显著增强

负泊松比结构在压缩下收缩内聚，增强了整体能量耗散，使材料能承受更大变形而不完全破坏。

结构可定制

利用3D打印灵活制备五种不同负泊松比结构，实现不同变形模式，从而可按需设计力学响应。

应用场景

• 抗震混凝土构件：通过增强延性和吸能，提高地震下混凝土构件的变形能力和耗能，延缓倒塌。
• 高韧性水泥基材料：嵌入负泊松比骨架使水泥复合材料从脆性转变为延性断裂模式，直接提升韧性。
• 3D打印工程结构：3D打印骨架可融入混凝土构件，实现复杂内部结构的自由设计和一体化制造。
• 冲击防护复合材料：高吸能能力使材料在冲击下耗散更多能量，减少局部破坏，提升防护性能。