八边形梯度蜂窝

吸能提升逾三成

将梯度与分层策略引入八角自相似层级蜂窝，使结构在冲击下不仅吸能与耐撞性同步攀升，还显著降低了冲击下的泊松比，为轻量化防护结构提供了新思路。

Shen, Xu · Quanping, Fu · Xinlong, Guang · 黄惠兰 · 邓小林

Journal of Industrial Information Integration 2025

参数信息

比吸能提升幅度

>35 %

能量吸收提升幅度

>35 %

压溃力效率提升幅度

>35 %

比吸能提升幅度

15 %

能量吸收提升幅度

15 %

压溃力效率提升幅度

15 %

技术优势

吸能提升三分之一

分层策略将角点处的应力集中分散到多级子结构中，使能量吸收、比吸能和压溃力效率均提升超过35%。

冲击下横向膨胀更小

分层设计使结构在动态压缩时泊松比显著降低，意味着受冲击时侧向变形更小，有利于在密集排列中保持结构完整性。

梯度设计再添增益

在不增加质量的前提下，调整梯度分布即可使能量吸收和压溃力效率进一步提升约15%，与分层策略协同增效。

应用场景

• 轻量化结构：以更轻的蜂窝芯材实现同等的抗冲击吸能指标，直接替换现有夹芯填充结构。
• 冲击防护：吸收高速冲击动能且侧向变形小，适合做护具、缓冲垫等贴身的防护内芯。
• 多孔材料：作为高孔隙率且构型可调的轻质骨架，为功能填充或流体穿透提供设计空间。
• 航空航天结构：用更少的质量承受同样的着陆或坠撞载荷，提升飞行器结构的比吸能效率。
• 吸能结构：通过拓扑设计而非增重来提升单位质量的吸能量，替代等截面的传统吸能盒。