●序
第1章微結構材料概述1
1.1引言1
1.2微結構材料概念2
1.3微結構材料構型3
1.4國內外研究現狀4
1.5微結構材料助力汽車輕量化7
1.6小結9
參考文獻9
第2章天然微結構材料——動物啟發11
2.1引言11
2.2高強度結構——人體骨骼11
2.3振動緩衝結構——啄木鳥頭骨12
2.4抗彎曲結構——鳥類羽軸13
2.5高剛度結構——蜻蜓翅膀15
2.6低黏附結構——蚊子復眼18
2.7光學結構——結構色19
2.8強黏附結構——壁虎腳20
2.9高強近似規則結構——珊瑚22
2.10負泊松比微結構——貝殼23
2.11小結24
參考文獻24
第3章天然微結構材料——植物啟發26
3.1引言26
3.2蜂窩多孔結構——木材26
3.3多孔微結構特例——軟木28
3.4中空薄壁結構——竹子31
3.5紋路散布結構——樹葉34
3.6孔隙多變結構——硅藻36
3.7維管密布結構——海綿絲瓜絡38
3.8小結40
參考文獻40
第4章微結構材料特性42
4.1引言42
4.2微結構材料力學特性42
4.2.1相對密度42
4.2.2泊松比45
4.2.3彈性模量49
4.2.4硬度50
4.3微結構材料變形機理及分類51
4.3.1內凹多邊形微結構51
4.3.2手性微結構52
4.3.3旋轉微結構54
4.3.4褶皺微結構56
4.3.5穿孔板微結構57
4.3.6聯鎖多邊形微結構59
4.3.7其他類型微結構59
4.3.8載荷位移曲線59
4.4微結構材料均質化理論62
4.4.1基於數學原理的均質化理論62
4.4.2基於力學原理的均質化理論69
4.5小結73
參考文獻74
第5章人工微結構材料78
5.1引言78
5.2多孔固體78
5.3多孔金屬81
5.4多孔陶瓷84
5.5微結構聲子晶體84
5.6夾層結構88
5.6.1泡沫夾層結構89
5.6.2木芯夾層結構90
5.6.3蜂窩夾層結構91
5.6.4桁架夾層結構94
5.7人工微結構特例96
5.8未來超輕智能微結構材料98
5.9小結100
參考文獻100
第6章微結構材料制備方法102
6.1引言102
6.2多孔金屬制備102
6.3多孔陶瓷制備109
6.4泡沫塑料制備111
6.5夾芯結構制備113
6.6多胞材料制備115
6.7小結118
參考文獻118
第7章微結構材料在汽車安全中的應用120
7.1引言120
7.2汽車安全120
7.2.1主動安全和被動安全120
7.2.2行人保護121
7.3負泊松比微結構材料能量吸收特性研究122
7.3.1面內壓縮應力-應變曲線122
7.3.2踫撞能量吸收機理123
7.4NPR微結構碳纖維發動機艙蓋行人保護研究127
7.4.1NPR微結構應力-應變關繫模型構建128
7.4.2HIC值估算與剛度分析129
7.5多孔微結構材料填充踫撞安全件研究133
7.6NPR微結構材料未來應用設計135
7.7小結139
參考文獻139
第8章微結構材料在NVH領域中的應用141
8.1微結構材料吸聲與隔聲原理141
8.1.1吸聲原理141
8.1.2隔聲原理142
8.2微結構吸聲材料143
8.2.1多孔性吸聲材料144
8.2.2共振吸聲材料148
8.2.3其他吸聲微結構材料149
8.3微結構隔聲材料153
8.3.1紡織品隔聲材料153
8.3.2樹脂基體復合隔聲材料154
8.3.3木質隔聲材料154
8.3.4聚氨酯材料155
8.3.5泡沫鋁材料156
8.3.6蜂窩隔聲材料156
8.3.7微結構隔聲材料的應用157
8.4微結構材料聲學測試158
8.4.1微結構吸聲測試158
8.4.2微結構隔聲測試160
8.5微結構減振材料161
8.5.1概述162
8.5.2減振微結構材料設計162
8.5.3微結構減振材料分類與應用164
8.6微結構材料在NVH中的應用167
8.6.1泡沫材料在NVH中的應用167
8.6.2纖維材料在NVH中的應用171
8.6.3新型微結構材料在NVH中的應用173
8.7小結174
參考文獻174
第9章微結構材料在熱/質傳遞領域中的應用179
9.1微結構材料熱/質傳遞特性概述179
9.2毫米級無序通孔微結構材料強化熱/質傳遞應用179
9.2.1換熱器180
9.2.2熱沉180
9.2.3熱管182
9.2.4太陽能吸熱芯185
9.2.5燃燒室冷卻186
9.2.6燃燒室穩定燃燒和減排186
9.2.7內燃機工作循環188
9.2.8燃料電池189
9.2.9動力蓄電池相變換熱190
9.3毫米級有序通孔微結構材料強化熱/質傳遞應用195
9.3.1強化傳熱195
9.3.2強化傳質197
9.4納米級微孔隔熱材料（納米孔氣凝膠）199
9.5小結200
參考文獻201
第10章微結構材料在非充氣輪胎中的應用204
10.1引言204
10.2充氣輪胎力學特性204
10.3充氣輪胎故障及簡要分析208
10.3.1爆胎現像208
10.3.2磨損現像208
10.3.3運轉不平順208
10.4非充氣輪胎209
10.4.1結構及優缺點209
10.4.2設計特點214
10.4.3發展趨勢217
10.5非充氣輪胎力學特性219
10.5.1垂向力學特性研究219
10.5.2縱向力學特性研究220
10.5.3側向力學特性研究221
10.5.4接地特性研究221
10.5.5振動特性研究221
10.5.6力學特性影響因素研究221
10.6小結222
參考文獻222
第11章優選增材制造技術助力微結構材料225
11.1引言225
11.2快速成型制造技術225
11.33D打印技術簡介及分類228
11.43D打印技術+制造業230
11.53D打印用材233
11.63D打印微結構材料輕量化239
11.73D打印技術未來前景240
11.8小結242
參考文獻243
展望——智能駕駛融合輕量化技術244

本書著重介紹微結構材料在結構設計及輕量化應用方面的關鍵技術。隨著輕量化技術的不斷成熟及新材料領域的飛速發展，微結構材料不僅打破了常規輕量化的概念，而且在新材料領域嶄露頭角，開始展現巨大的優勢和潛力。本書適合汽車企業設計工程師及材料工程師閱讀使用，也適合普通高等學校機械專業及材料專業師生參考閱讀。