发展了基于三维中空负泊松比结构的异形结构件轻质高性能化的通用策略与方法,建立了基于折剪纸胞元立体堆积及适应曲面表层的三维中空负泊松比结构的设计理论,形成了异形装备轻质高性能为目标的“二维单元-三维堆积-表层曲面”一体化设计与制造技术,探索了其在人体工程、运载、航空等领域的应用潜力以及技术可移植可拓展性。应用于高端装备;结构零部件;生物医学;安全防护;减振缓冲;降噪等领域
① 研究了二维折纸、剪纸等折叠薄壁单元的折叠二面角阵列和裁剪连接方式对其立体堆砌的阵列型中空结构(尤其是曲面表层中空结构)的定点曲率、泊松比方向性和泊松比值的影响规律及定量相关性,探索了匹配3D打印类型和过程技术的负泊松比结构设计理论及方向性、负泊松比值、性能等的调控技术;② 建立了三维中空负泊松比结构材料及其表层曲面型异形结构件性能和功能预测的预测模拟方法,可论证冲击、剪切、压缩、拉伸等不同测试模块对应仿真计算结果的合理性和准确度,形成能适用于大型大尺度结构件或个性化定制结构件设计指导与效能评估的仿真预测平台;③ 持续发展并完善立体中空负泊松比结构及其随表面曲面衍化结构与材料类型、3D打印算法、成型模式、装备技术等之间的匹配兼容技术体系,研究了防护头盔等典型军备作为异形结构件代表的立体中空负泊松比结构及其随曲面衍化结构的可控制制造技术并评价了抗冲、减振、防爆性能和轻质化等参数的提升效能和仿真预测可靠性,进而探索了该技术体系对于具有曲面外形的可穿戴外骨骼等个性化医疗器械、机翼等大型结构件的应用拓展性和技术移植性。
黄进
教授、博士生导师,软物质材料化学与功能制造重庆市重点实验室主任、西南大学化学材料军民融合协同创新中心主任和可持续材料“一带一路”国际联合研究实验室主任,中国科协首席科学传播专家,教育部新世纪优秀人才、江苏省高层次创新创业引进人才,重庆英才计划创新创业示范团队负责人和重庆市高校创新群体负责人,中国化学会青年化学工作者委员会以及纤维素专委会和农业化学专委会委员、中国复合材料学会青年委员会和导热复合材料专委会委员、中国林学会青年委员会委员、中国造纸学会纳米纤维素及材料专业委员会委员、全国材料新技术发展研究会常务理事、中国材料研究学会超材料分会理事,曾在武汉大学、武汉理工大学、中科院化学研究所、法国Grenoble国立理工学院等进行过科学研究,承担了国家自然科学基金、国家863计划、国家纳米重大科学研究(973)计划、国家国际科技合作专项、军品民口配套项目、欧盟第七框架计划以及省部级课题20余项。已在SCI期刊发表研究论文170余篇,作为第一发明人获得授权发明专利30余项并转让6项。
评价单位:“科创中国”新材料产业科技服务团(江西) (中国材料研究学会)
评价时间:2023-09-24
综合评价
负泊松比力学超结构赋能装备制造科技成果具有令人瞩目的创新性和应用潜力。通过将负泊松比力学特性运用于装备制造领域,该成果为航空航天、汽车、建筑工程等多个行业带来了重要的技术突破。其独特的负泊松比特性使材料能够在受力时实现横向膨胀,从而提高装备的抗震性、抗冲击性和耐久性。这种技术在航空航天领域可应用于飞行器结构件和翼型设计,为飞行安全和性能提供新的解决方案。在汽车制造领域,负泊松比材料可用于车身结构和碰撞安全系统,提升汽车的安全性和燃油效率。同时,在建筑工程中,其应用于抗震结构和墙体材料,能够有效减轻地震造成的损害。这一科技成果的综合意义在于,它不仅为装备制造行业带来了新的材料和设计思路,还为提升装备的性能、安全性和可靠性提供了新的途径。随着进一步研究和应用的推进,负泊松比力学超结构赋能装备制造科技成果有望在未来实现更广泛的商业化应用,推动相关行业的技术进步和发展。
查看更多>