[发明专利]微晶格阻尼材料和可重复吸收能量的方法

说明书

本发明描述了一种微晶格阻尼材料和可重复吸收能量的方法。所述微晶格阻尼材料是由中空管的三维互联网络形成的多孔材料。该材料通过利用中空管屈曲的能量吸收机制而能够工作以提供高阻尼，特别是声、振动或震动阻尼，这通过微晶格架构可重复进行。

政府权利

本发明是在来自美国军队战备司令部的美国政府合约W91CRB-10-0305号下通过政府支持完成的。政府在本发明中享有一定权利。

相关申请的交叉引用

这是2013年1月17日提交的标题为“Micro-Lattice Damping Material andMethod for Repeatable Energy Absorption”的美国临时申请61/753,848号的非临时发明专利申请。

发明背景

(1)技术领域

本发明涉及微晶格，更具体地涉及微晶格阻尼材料和可重复吸收能量的方法。

(2)背景技术

本发明涉及可以用于阻尼(例如，声阻尼和震动阻尼)的材料。声阻尼或净噪是通过吸音来更安静地制造诸如机械等部件从而将这些部件的声影响最小化的过程。吸音传统上使用多孔材料来完成，比如开孔泡沫、纤维材料、毛毯和布料。这些多孔材料通过在互联孔中的空气分子的振荡(空气阻力)来吸收声能。此机制从根本上不同于本发明所用的屈曲机制，并且使阻尼成为频率(在低频率下吸收弱)和材料厚度的强函数。另外，关闭所述孔(例如，通过油漆)会降低这些常规吸音材料的效力。

作为备选，振动阻尼经常使用粘弹性聚合物来完成。这些材料通过在应力下的聚合物链滑动吸收能量，这是粘性流的原因。粘弹性聚合物的效力非常依赖于温度，因此，粘弹性聚合物仅在较小温度范围(见下图)内呈现高阻尼系数。这样的后果是在极端温度下性能差，或者使用在较宽温度窗内提供较差性能的聚合物混合物。

因此，对于提供高阻尼系数并有能力重复吸收大量能量的阻尼材料存在着持续的需求。

发明内容

本发明涉及一种微晶格，更具体地涉及一种微晶格阻尼材料和可重复吸收能量的方法。本发明通过利用中空管屈曲的能量吸收机制(如通过微晶格提供)而能够工作以提供高阻尼，特别是声、振动或震动阻尼。

所述阻尼材料是由中空管的三维互联网络形成的微晶格。

在一个方面，所述中空管由材料形成，并具有壁厚度和直径，所述壁厚度与直径的比例小于3ε_y，其中ε_y表示形成中空管的材料的屈服应变材料特性。

在另一个方面，所述中空管直径为10μm～10cm。

在另一个方面，所述中空管由选自由金属、陶瓷和聚合物组成的组中的材料形成。

在另一个方面，约束层与所述微晶格贴附，所述微晶格可与被阻尼的物体连接。

在另一个方面，所述微晶格的阻尼系数(tanδ)大于0.05。

在另一个方面，所述微晶格的密度小于0.1g/cm³。

在另一个方面，所述微晶格被部分压缩在两种材料之间使得所述微晶格预载有应变。作为非限制性实例，所述微晶格预载至3％～50％的应变。

在另一个方面，所述微晶格的密度为10mg/cm³以下。

在另一个方面，所述微晶格适应在大于300℃的温度、低于-100℃的温度或在超过200℃跨度的温度范围提供阻尼。

在另一个方面，所述微晶格贴附至一个或多个面板。