日前，哈尔滨工程大学航建学院先进船舶复合材料与结构团队从海洋中的藤壶身上找到灵感，研发出一种像“金字塔”一样的新型碳纤维蜂窝结构，让材料在“轻如鸿毛”的同时，抗剪切能力大幅提高，为航空航天材料轻量化难题提供了新解法。
受藤壶结构启发的金字塔蜂窝
据介绍，团队设计出一种“金字塔蜂窝”结构，将传统蜂窝的垂直侧壁改为倾斜侧壁，就像把一个个小金字塔紧密排列，充分发挥碳纤维“抗拉和抗压强度高”的优势，就像斜拉桥的钢索一样，通过倾斜角度分散载荷。
为验证这一设计的效果，团队制备出密度仅为17-31.7kg/m³（相当于水密度的1/30）的金字塔蜂窝芯。
在相同重量下，新型蜂窝的抗剪强度和刚度远远超过传统复合材料蜂窝，填补了超低密度结构在高剪切性能领域的空白。
复合蜂窝材料的典型应用领域
实验证明，新型碳纤维蜂窝结构的“轻而强”特性，在航空航天领域展现出巨大的应用潜力。
航天器部件卫星的天线反射器、太阳能电池板等，需要在太空中保持高精度形状，新型结构的高热稳定性能将有效抵抗太空温差引起的变形；
在飞机结构中，新材料用于机翼蒙皮、机舱地板，减重的同时可提升抗气流剪切能力，降低油耗；
在工业化生产中，无需复杂模具，通过调整设计图纸及原材料壁厚（最薄仅0.03毫米），就能灵活调控材料性能，为大规模生产奠定基础。
来源：上证报中国证券网（记者 韩远飞）
