【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于爆炸冲击与破片防护，特别是一种基于纳米多孔材料液体与纤维材料的防爆围栏结构。
技术介绍
1、防爆围栏是常用的一种爆炸物应急处置装置，当地铁、火车站、机场、会议中心等公共场合发现疑似爆炸物时，可以通过移动爆炸物或围栏自身迅速地将疑似爆炸物转移到防爆围栏之中。当爆炸物被恶意、主动或意外引爆时，防爆围栏能够通过材料与结构层面的防护作用，一定程度削弱爆炸冲击波与破片群对周围人员与设备的毁伤作用，保障人民生命财产安全。因此，防爆围栏的设计专利技术对公共安全领域意义重大。
2、目前已有的纤维防爆围栏多基于高性能纤维，如芳纶纤维织物、超高分子量聚乙烯纤维单向布，这些纤维材料通过一定结构的铺层与树脂类基体结合形成的复合材料具有超高的强度/密度比，因此能够在保证轻量化的同时具备很强的抗破片侵彻性能，可以高效拦截爆炸破片。超高分子量聚乙烯纤维增强复合材料中的纤维多采用正交铺设(即层与层之间的纤维相互垂直)，芳纶纤维织物也常包含方向互相垂直的经纱和纬纱，现有防爆围栏中采用的超高分子量聚乙烯纤维复合材料或芳纶纤维织物复合材料的纤维方向多沿着围栏的环向和轴向，即采用(0°/90°)n的铺层结构，且0°与90°对应纤维层的面密度接近或相同。这样的设计缺乏对围栏防爆时纤维层全局受力的考量。由于纤维围栏环向处于闭合状态，而轴向两端自由，在近场破片群侵彻与冲击波共同作用下，环向拉伸作用难以像轴向拉伸那样通过向内收缩作用实现卸载，因此，沿着围栏环向和轴向铺设纤维时，相比于轴向，环向铺设的纤维中的拉伸应力更快上涨而更早发生断裂，即轴向铺设的
3、近些年来，一些新型的防爆围栏中增加了水基液体层，所采用的材料包括纯水、剪切增稠液等等，其作用包括：(1)低成本地增加围栏的总重量，增强围栏的动量提取效应，但自身破坏不会产生次生危害；(2)水分散成液滴能够抑制爆后燃烧作用，降低高温火球的危害。但是这些水基液体多不可压缩，不具备吸收爆炸能量的能力。实际上，早在21世纪初前后，科研工作者就发现了一种具备高吸能密度的可压缩液体------纳米多孔材料液体，这种液体亦多为水基，但其中混合了纳米多孔材料颗粒；当混合液所受的压力足够大的时候，液体分子可以渗入纳米多孔材料颗粒的纳米孔道中；因此具备可压缩特性，在液体分子持续进入纳米孔道的过程中可以高效地吸收外载能量。将纳米多孔材料液体加入到防爆围栏结构中无疑有利于提升其防护能力，但由于液体具有很强的流动性，在其内侧受到径向压力时，很容易从外侧以及轴向两端进入稀疏波而快速卸载压力载荷，无法充分发挥其吸能特性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于纳米多孔材料液体与纤维材料的防爆围栏结构，以实现对爆炸物的爆炸冲击波与破片群的有效防护作用。
2、实现本专利技术目的的技术解决方案为：
3、一种基于纳米多孔材料液体与纤维材料的防爆围栏结构，包括：
4、内层的纤维包裹吸能液体层，中间层的抗弯纤维层，外层的防弹纤维层；
5、所述纤维包裹吸能液体层包括：
6、聚合物容器，用于容纳纳米多孔材料液体，能够在爆炸或破片工况下产生塑性变形；
7、纳米多孔材料液体，能够在爆炸或破片工况下，液体分子持续进入纳米孔道中以吸收外载能量从而吸收爆炸能量和降低破片速度；
8、增强纤维壳，用于增加聚合物容器的强度以增加抗过载性能；
9、所述抗弯纤维层，用于提高增强纤维层对纤维包裹吸能液体层背部的支撑作用；
10、所述防弹纤维层，用于提高对爆炸破片群的防护能力和抗破片侵彻性能。
11、本专利技术与现有技术相比，其显著优点是：通过纤维包裹的纳米多孔材料液体层有利于纳米多孔材料液体得到充分的压缩，激发其吸能作用，同时改善了对围栏防爆时纤维层全局受力情况，优化防爆围栏中纤维的铺设结构：(1)抗弯纤维层采用这两种铺层结构的纤维复合材料在爆炸载荷作用下发生的挠曲变形更小，即相对于正交铺层等其他铺层结构具有更优的抗弯性能。(2)防弹纤维层通过增加面密度的方式提高环向纤维的承载能力，使其倾向于与轴向纤维同时断裂，这样亦有利于提升其抗破片侵彻性能。通过纳米多孔材料液体与纤维材料结合的方式，能够实现对爆炸物的产生的爆炸冲击波能量的有效吸收和对破片群的拦截和防护。
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1.一种基于纳米多孔材料液体与纤维材料的防爆围栏结构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于纳米多孔材料液体与纤维材料的防爆围栏结构，其特征在于，所述增强纤维壳采用正交铺层结构，且2个纤维方向与围栏环向呈±45°。
3.根据权利要求1所述的基于纳米多孔材料液体与纤维材料的防爆围栏结构，其特征在于，所述高抗弯纤维层采用准各向同性铺层结构，即(0°/90°/45°/-45°)n，其中纤维的0°方向是指防爆围栏的环向。
4.根据权利要求1所述的基于纳米多孔材料液体与纤维材料的防爆围栏结构，其特征在于，所述高抗弯纤维层采用5～15°层间间隔角度的螺旋铺层结构，其中纤维的0°方向是指防爆围栏的环向。
5.根据权利要求1所述的基于纳米多孔材料液体与纤维材料的防爆围栏结构，其特征在于，所述防弹纤维层采用(45°/-45°)n铺层结构。
6.根据权利要求1所述的基于纳米多孔材料液体与纤维材料的防爆围栏结构，其特征在于，所述防弹纤维层采用环向增强的铺层结构，即(0°/0°/90°)n铺层结构。
7.根据权利要求1所述
8.根据权利要求1所述的基于纳米多孔材料液体与纤维材料的防爆围栏结构，其特征在于，所述聚合物容器所用材料包括PVC、TPU、聚脲。
9.根据权利要求1所述的基于纳米多孔材料液体与纤维材料的防爆围栏结构，其特征在于，所述增强纤维壳所用材料包括超高分子量纤维增强复合材料、芳纶纤维织物增强复合材料。
10.根据权利要求1所述的基于纳米多孔材料液体与纤维材料的防爆围栏结构，其特征在于，所述抗弯纤维层可用材料包括芳纶纤维织物增强复合材料、超高分子量聚乙烯纤维增强复合材料。
...【技术特征摘要】
1.一种基于纳米多孔材料液体与纤维材料的防爆围栏结构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于纳米多孔材料液体与纤维材料的防爆围栏结构，其特征在于，所述增强纤维壳采用正交铺层结构，且2个纤维方向与围栏环向呈±45°。
3.根据权利要求1所述的基于纳米多孔材料液体与纤维材料的防爆围栏结构，其特征在于，所述高抗弯纤维层采用准各向同性铺层结构，即(0°/90°/45°/-45°)n，其中纤维的0°方向是指防爆围栏的环向。
4.根据权利要求1所述的基于纳米多孔材料液体与纤维材料的防爆围栏结构，其特征在于，所述高抗弯纤维层采用5～15°层间间隔角度的螺旋铺层结构，其中纤维的0°方向是指防爆围栏的环向。
5.根据权利要求1所述的基于纳米多孔材料液体与纤维材料的防爆围栏结构，其特征在于，所述防弹纤维层采用(45°/-45°)n铺层结构。
6.根据权利要求1所...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱炜，李伟航，姚文进，郑宇，李文彬，王晓鸣，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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