超轻材料

超轻材料是一类密度小于10 mg/cm³的新型材料,具有良好的比强度和比刚度,是优异的物理化学性质和结构性能的统一体。随着人们对超轻材料强大性能的认识,国内外许多课题组都相继开展了对超轻材料的研究,并取得了一系列的成果。现有的超轻材料已经涵盖了硅系、金属及其氧化物、陶瓷、高分子聚合物、新型碳材料及其复合物等各类成分。超轻材料具有声吸收、能量吸收、减震缓冲、热绝缘等性能,在航空航天领域具有重要作用。超轻材料的性能主要取决于它的结构和组成材料的固体成分的性能,比如材料中孔隙的分布以及固体本身的硬度及强度都对性能有着重要的影响。本文根据材料结构的不同,将超轻材料分为气凝胶、泡沫材料、微点阵材料三类。本文对近年来超轻材料的材质及制备方法进行了简要的综述,并通过对各种材料的比较就该领域未来的发展进行了展望。     

增材制造三维微点阵材料力学性能表征与细观优化设计研究进展

三维微点阵材料是一种由复杂拓扑胞元周期性排列构成的超轻质结构材料,兼具极低的密度、优越的力学特性和良好的能量吸收等性能,是满足轻量化、抗冲击和多功能集成需求的重要新型战略材料.增材制造技术的快速发展,为三维微点阵材料的制备和优化设计带来了便利的条件,二者的结合为航空航天、轨道交通以及武器装备等领域实现防护结构轻量化和多功能一体化提供了新思路.为阐明增材制造三维微点阵材料的动态力学特性与变形失效机理,进一步开展材料多尺度优化设计,拓展增材制造微点阵材料在冲击防护等领域的应用,对增材制造三维微点阵材料力学行为与设计的研究成果进行了系统的综述和展望.依据增材制造三维微点阵材料的多尺度结构特征,分别评述了不同类型微点阵材料的宏观动力学响应与失效机制、细观性能表征与结构优化设计、微观组织特征与变形机理等方面的研究,展望了未来增材制造三维微点阵材料在冲击防护领域面临的问题和挑战.