杨耀宗 巩华帅

（武汉理工大学， 湖北 武汉 430070）

1 研究背景及研究意义

1.1 研究意义

拉胀结构(Auxetics) 即负泊松比材料[1]，具有受拉时其垂直方向有膨胀（拉胀性) 和(或) 受挤压时收缩(挤缩性)的力学特性[2-4]。负泊松比材料由于具有不同于普通材料的独特变形特点，在很多方面具备了其他材料所不能比拟的优势。首先，负泊松比效应可以使材料的力学性能，包括剪切模量、断裂韧性、热冲击强度[5]、压痕阻力等得到增强。其次，由于材料的泊松比影响到应力波的传输和反射、应力的消除和在裂纹附近的应力分布，所以负泊松比材料适合制造紧固件或安全带[6]，在受外力时，材料的横向膨胀可以抵消外力的作用，从而提高这些部件的抗负荷能力。进一步，如果将负泊松比材料用于医学领域，比如负泊松比人造血管、负泊松比脉动扩张器，可以很大程度上缓解由于动脉硬化、血栓等疾病对人体造成的危险[7]。负泊松比泡沫还具有特殊的弹性和对声音的吸收能力[8,9]，可以用于制造隔音材料。而在实际工程方面，由于负泊松比意味着高剪切模量，这无疑可改善柱状和层状结构的抗风抗震性能；同时拉胀高聚物用作路面材料可显著增强耐压抗震性能，因此对拉胀结构进行研究具有重要的意义。但是，由于拉胀结构复杂的微结构以及在制造上对结构拼接的精度要求，采用传统的制造方法难以实现，针对这一问题，我们将采用3D 打印技术来制备实验试样。3D 打印技术是快速成型技术的一类[10]，其基本原理是把设计软件所设计的3D 模型通过扫描等方式按照一个平面坐标切割为无限多个剖面层，然后逐层打印堆叠还原成一个实体的3D 立体模型。……