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什么是多功能复合材料?

什么是多功能复合材料?

多功能复合材料能够提高结构的效率、自主性和使用寿命。具体来说,它们旨在增加经典纤维增强聚合物所具有的高比刚度和强度之外的功能。这些复合材料的设计者试图通过设计材料来组合通常会导致不良副产品的特征,从而增加功能并减少这些副产品。 

什么是超材料复合材料?

多功能复合材料被定义为“由两种或多种材料制成,这些材料以对结构的整体目的有建设性的方式执行两种或多种功能”,其中结构或非结构功能之间没有区别。超材料是一类人造结构,其特性与自然界中通常发现的特性相反。这些“工程化”的建筑材料继续重新审视和扩展传统材料科学的界限,开辟了一个充满新机遇的世界,影响着人类生活的方方面面

超材料分类

根据带宽、制造技术和适用性,超材料可分为三种类型。 

电动超材料

影响电磁波行为的超材料属于电动力学的范畴。可以推导出两个关键的材料特性(介电常数和磁导率)与频率相关。通过这些频率方程,可以在任何给定的频率范围内调整超材料的特性。 

声学超材料

影响波通过流体的响应的超材料被归类为声学超材料。有两个影响声学超材料响应的基本属性:质量密度和体积模量。 

机械超材料

可以设计通过静态或动态波发生变形的弹性体,以便泊松比、动态质量和热膨胀系数等基本特性都可以以前所未有的方式响应。这些材料被称为机械超材料。虽然电动和声学通常明显依赖于频率,因此具有它们以给定方式执行的带宽,但机械超材料有时不依赖于频率。 

多功能复合材料的应用

超材料旨在通过其“超越自然”的行为为复合结构添加功能。由于该领域相对较新,因此应用实例很少,尤其是在多功能超材料中。EM 超材料的一个关键应用领域是 5G 通信领域,而声学超材料是能量收集机械超材料是软机器人。 

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