負泊松比材料和結構的研究進展

摘要：負泊松比材料和結構具有特殊的力學性能,在單軸壓力(拉力)作用下發生橫向收縮(膨脹).其在抗剪承載力、抗斷裂性、能量吸收和壓陷阻力等方面比傳統材料更有優勢,因而負泊松比材料在醫療設備、傳感器、防護設備、航空航海及國防工程等領域有廣泛的應用前景,但目前負泊松比材料的應用與普及仍面臨一些挑戰.本文廣泛討論了國內外關于負泊松比材料的研究成果并介紹了負泊松比材料的最新進展,將負泊松比材料大體概括為以下4類:天然負泊松比材料、胞狀負泊松比材料、金屬負泊松比材料、多重和復合負泊松比材料.主要介紹了各種負泊松比材料的內部結構、負泊松比機理、力學性能以及在各行各業的新發明、新應用.針對目前負泊松比材料研究理論和實驗成果多,而實際應用仍然較少的情況,指出了負泊松比材料的缺點及其推廣所面臨的挑戰.目前負泊松比材料面臨的主要問題是制造成本高、孔隙率大而承載力不足以及僅適用于小應變情況等.本文針對此情況詳細介紹了金屬負泊松比材料及其設計和制作的方法,改善負泊松比材料的不足并推廣其應用.