[发明专利]功能梯度蜂窝夹芯板及其制造方法

说明书

本发明属于多孔材料技术领域，尤其涉及一种功能梯度蜂窝夹芯板及其制造方法。功能梯度蜂窝夹芯板包括至少两层蜂窝夹芯层，各层蜂窝夹芯层层叠连接且均设有若干呈矩形阵列布置且连接的单元胞体，各单元胞体均具有中空孔且横截面呈矩形状；位于同一层的蜂窝夹芯层的各单元胞体的结构和材质相同，位于相邻层的蜂窝夹芯层的各单元胞体的结构和/或材质不同。本发明的功能梯度蜂窝夹芯板吸能效果可以实现预测和控制，在被动保护安全领域上拥有其它各类多孔材料所无法比拟的优势。同时各蜂窝夹芯层的单元胞体尺寸可控、组织均匀，结构形态多样化，使得整块功能梯度蜂窝夹芯板在垂直方向上的力学性能呈现稳定的功能梯度特性。

技术领域

本发明属于多孔材料技术领域，尤其涉及一种功能梯度蜂窝夹芯板及其制造方法。

背景技术

多孔材料是一种由相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构材料。相对连续介质材料而言，多孔材料一般具有相对密度低、比强度高、比表面积高、重量轻、隔音、隔热、渗透性好等优点。另外，多孔材料通常具有非常高的阻尼减振和冲击能量吸收的能力，因此常被用于制造缓冲或吸能器和元配件。多孔金属材料是一种典型的多孔材料。目前广泛使用在吸能器中的多孔金属材料为蜂窝式和泡沫式的结构(多为泡沫铝)，且一般会被制作成夹芯结构。在汽车工业中，采用多孔金属夹芯板结构可制造汽车盖板、卡车盖与滑动顶板等，从而减轻结构件的质量和提高结构件的刚度。多孔金属夹芯板还具有高的吸收冲击与声能的效果。在航空航天工业中，多孔金属已被研究用于航天飞机着陆架中的冲击能吸收元件在造船工业中。在铁道机车行业，多孔金属芯材大型镶板已用于现代化客轮中的许多部件的建造，多孔金属夹芯结构已在船舶机舱减振降噪中得到应用。

在众多的多孔材料之中，一种较为典型的孔结构是由大量多边形孔在平面上聚集形成的二维结构，称为“蜂窝”多孔材料。这些二维结构的孔型有类似于蜂房的六边形结构，也有四边形、三角形等其它结构。如果这些“蜂窝”多孔材料的材质是金属(一般为铝)，则称之为金属蜂窝(或者叫“铝蜂窝”)，它们一般也被制作成金属蜂窝夹芯板。然而，现有的蜂窝式的吸能器或装置，其结构形态比较单一，不具备沿某一方向的功能梯度效果。即使存在有一些具备梯度式吸能效果的蜂窝吸能技术，但吸能装置结构相对较为复杂，制备难度较大。

综上所述，目前的多孔材料在缓冲吸能场合中的应用存在以下问题：

(1)用于冲击减振和缓冲吸能场合的多孔夹芯结构以三维结构的“泡沫铝”为主，但泡沫铝夹芯的孔形、孔径、孔隙等晶胞要素不易控制，导致组织不均匀，从而吸能效果难以预测与控制。

(2)用于冲击减振和缓冲吸能场合的蜂窝材料的结构形态大多比较单一，不具备沿某一方向或的功能梯度效果；即使有一些具备梯度式吸能效果的蜂窝吸能技术，但其结构均相对较为复杂，实现难度较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种功能梯度蜂窝夹芯板及其制造方法，旨在解决现有技术中的多孔材料吸能效果难以预测和控制，且结构形态单一、复杂的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种功能梯度蜂窝夹芯板，其特征在于：包括至少两层蜂窝夹芯层，各层所述蜂窝夹芯层层叠连接；

各层所述蜂窝夹芯层均设有若干呈矩形阵列布置且连接的单元胞体，各所述单元胞体均具有中空孔且横截面呈矩形状；

位于同一层的所述蜂窝夹芯层的各所述单元胞体的结构和材质相同，位于相邻层的所述蜂窝夹芯层的各所述单元胞体的结构和/或材质不同。

优选地，位于相邻层的所述蜂窝夹芯层的各所述单元胞体的壁厚和/或材质不同。

优选地，位于相邻层的所述蜂窝夹芯层的各所述单元胞体的边长和/或材质不同。

优选地，位于相邻层的所述蜂窝夹芯层的各所述单元胞体的高度和/或材质不同。