《新型輕質點陣材料熱膨脹調控設計、製備與表征》是依託湖南大學，由韋凱擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：新型輕質點陣材料熱膨脹調控設計、製備與表征
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：韋凱
- 依託單位：湖南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
在溫度劇烈變化服役環境下，航空航天工程中衛星、高超聲速飛行器的大量結構的熱膨脹變形需要精確地調控。然而現有的均質及複合材料均難以同時滿足結構對熱膨脹可調控且兼具輕量化，力學性能優異的多重需求。本項目結合點陣材料輕質，力學性能優異的優點，創新地發展輕質-承載-熱膨脹可調控一體化新型點陣材料。項目首先重點建立新型輕質點陣材料的熱膨脹調控設計方法，並研究多級新型點陣材料設計方法以實現熱膨脹大範圍調控設計。建立和獲得新型點陣材料的彈性本構關係，失效模式及失效機理等力學性能。其次開展新型點陣材料的最佳化設計與製備技術研究。最後針對新型點陣材料的關鍵熱學及力學性能進行表征，揭示其在溫度變化和熱力耦合服役環境下的熱膨脹、強度，剛度等重要性能，為航空航天工程中結構對熱膨脹可調控且兼具輕量化，力學性能優異新材料的迫切需求提供新的解決方案，理論設計方法及實驗依據。
結題摘要
在溫度劇烈變化服役環境下，航空航天工程中衛星與高超聲速飛行器的大量結構的熱膨脹變形需要精確地調控。本項目結合點陣材料輕質及優異力學性能的優點，創新地設計發展了一類輕質-承載-熱膨脹可調控一體化新型點陣材料。本項目首先完成了新型三維點陣材料設計，實現了三維空間熱膨脹係數調控，並提出三維空間不動點法可將任意空間結構重構而具有所需的熱膨脹係數。同時基於平麵點陣材料，以捲曲方法設計了多類多種點陣圓柱殼結構，實現了軸向和徑向熱膨脹係數的寬幅調控。在此基礎上設計了熱膨脹及泊松比可同時集成調控的新型點陣材料，拓展了點陣材料的功能集成化。進一步組建了基於數字圖像相關法的非接觸式熱膨脹係數實驗測試系統。探索採用增材製造工藝製備了雙組分的點陣材料，並通過熱膨脹係數實驗測試，證明所製備的點陣材料可實現熱膨脹係數的寬幅調控。本項目的研究成果為航空航天工程中結構對熱膨脹可調控且兼具輕量化，力學性能優異新材料的迫切需求提供新的解決方案，理論設計方法及實驗依據。
