一种柔性多功能材料及其制备方法与流程

本发明涉及柔性材料，特别涉及一种柔性多功能材料及其制备方法。

背景技术：

1、负泊松比材料和结构具有特殊的力学性能，在单轴压力(拉力)作用下发生横向收缩(膨胀)，其在抗剪承载力、抗断裂性、能量吸收和压陷阻力等方面比传统材料更有优势，因而负泊松比材料在医疗设备、柔性传感器、防护设备、航空航海及国防工程等领域有广泛的应用前景，与水凝胶、泡沫等柔性材料相比，负泊松比材料具有优异的力学性能和抗冲击性能，在不可展曲面上便于实现紧密贴合，即覆形性能更优。但目前负泊松比材料的应用与普及仍面临一些挑战。

2、目前负泊松比材料面临的主要问题是制造成本高、难以工业化等，除织物形式外，大部分负泊松比材料需采用3d打印制造，其制造周期长、成本高且尺寸受限。而织物形式的负泊松比结构虽然具有优异覆形的能力，但其功能单一，需要与其他功能材料协作才能实现防热、电磁和红外隐身等功能，甚至还会因织物与功能材料材质不同而出现褶皱、裂纹等现象。因此，有必要提出一种兼具防热、吸波和优异覆形性的柔性多功能材料及其制备方法。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种柔性多功能材料及其制备方法，所提供的柔性多功能材料兼具防热、吸波和优异覆形功能，且能够工业化制备。

2、第一方面，本发明提供了一种柔性多功能材料，包括功能层和压敏层，所述压敏层包括阵列设置的多个具有负泊松比效应的单元，所述单元的顶端与所述功能层连接，横向排列的所述单元的高度均相同，纵向排列的相邻所述单元的高度不同；所述柔性多功能材料由柔性材料一体成型得到。

3、优选地，所述单元的结构包括凹角结构、手性结构、转动刚体结构。

4、优选地，所述功能层与所述压敏层的高度之比为(0.5～5):(0.3～10)。

5、优选地，所述压敏层包括阵列设置的第一单元和第二单元；其中，所述第一单元的高度高于所述第二单元的高度；所述压敏层的高度与所述第一单元的高度相同；

6、在所述纵向排列方向，所述第一单元与所述第二单元相邻。

7、优选地，在所述横向排列方向，相邻所述单元之间的间距与所述第一单元的宽度的比值为(0.1～1):1。

8、优选地，所述第二单元的长度与所述第一单元的高度之比为(1～300):1。

9、优选地，所述第一单元的高度与所述第二单元的高度之比为1:(0.5～0.8)。

10、优选地，所述第一单元的底端还设有触角，所述触角为l型、⊥型、┛型中的至少一种。

11、优选地，所述柔性材料为硅橡胶、天然橡胶、聚氨酯、聚丙烯酸酯弹性体中的至少一种。

12、第二方面，本发明提供了上述第一方面所述的柔性多功能材料的制备方法，所述制备方法包括：

13、将柔性材料通过螺杆挤出机的模板挤出成型，得到预成型材料；其中，所述模板的横截面设计有多个连续排列的具有负泊松比效应的单元；所述预成型材料包括功能层和若干排包括多个连续排列的单元的负泊松比层；

14、沿挤出方向对所述预成型材料的负泊松比层进行切割后，使该负泊松比层包括阵列设置的多个单元，得到所述柔性多功能材料；其中，沿所述挤出方向排列的相邻单元的高度不同，沿垂直所述挤出方向排列的相邻单元的高度均相同。

15、优选地，所述柔性材料为硅橡胶；所述硅橡胶包括如下质量份数的各组分：生胶100份、白炭黑35～40份、硬脂酸锌1.5份、结构控制剂5～8份、乙烯基硅油1～2份、硫化剂1份、助剂0.5份。

16、优选地，对与所述模板上的单元高度相同的单元的底端进行切割，使该单元带有触角。

17、本发明与现有技术相比至少具有如下有益效果：

18、本发明提供的柔性多功能材料，包括采用柔性材料一体制备的功能层和压敏层，压敏层包括阵列设置的多个具有负泊松比效应的单元，单元的顶端与功能层连接，在该阵列的横向排列方向，单元的高度均相同；在纵向排列方向的相邻单元的高度不同。如此，该柔性多功能材料借助单元的优异力学性能和抗冲击性能的同时还能在不可展开曲面上实现紧密贴合，具有优异的覆形性能；同时借助不同高度的单元，更进一步增加了柔性多功能材料的覆形能力。同时，功能层与设有单元的压敏层连接，而且是一体成型得到的，避免了因材质不同导致的褶皱、裂纹等问题，提高了柔性多功能材料的力学性能，此外功能层还能实现防热、吸波、红外隐身等功能。

19、在本发明中，柔性多功能材料通过共挤出的方式一体成型制备，一方面可以实现具有负泊松比结构的材料大面积制造，以满足大构件的蒙皮制造，实现工业化制备；另一方面，由于压敏层和功能层一体，并不会因为覆形性能而影响吸波、隐身或防热等功能层的引入。

技术特征：

1.一种柔性多功能材料，其特征在于，所述柔性多功能材料包括功能层和压敏层，所述压敏层包括阵列设置的多个具有负泊松比效应的单元，所述单元的顶端与所述功能层连接，横向排列的所述单元的高度均相同，纵向排列的相邻所述单元的高度不同；所述柔性多功能材料由柔性材料一体成型得到。

2.根据权利要求1所述的柔性多功能材料，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的柔性多功能材料，其特征在于：

4.根据权利要求3所述的柔性多功能材料，其特征在于：

5.根据权利要求3所述的柔性多功能材料，其特征在于：

6.根据权利要求3所述的柔性多功能材料，其特征在于：

7.根据权利要求3所述的柔性多功能材料，其特征在于：

8.根据权利要求1至7中任一所述的柔性多功能材料，其特征在于：

9.一种权利要求1至8中任一所述的柔性多功能材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：

技术总结
本发明提供了一种柔性多功能材料及其制备方法，涉及柔性材料技术领域，该柔性多功能材料包括功能层和压敏层，压敏层包括阵列设置的多个具有负泊松比效应的单元，单元的顶端与功能层连接，横向排列的单元的高度均相同，纵向排列的相邻单元的高度不同；柔性多功能材料由柔性材料一体成型得到。本发明提供的柔性多功能材料兼具防热、吸波和优异的覆形功能，且能够工业化制备。

技术研发人员：曹海琳,李常胜,赵金华,李丹,丁莉
受保护的技术使用者：深圳市航天新材科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/3/27