本发明的至少一种实施例属于仿生工业设计，具体涉及一种仿无患子外壳的梯度骨架、结构材料及结构材料的应用。
背景技术：
1、生物材料复杂的多级次结构使其能够兼顾强度和韧性，使用普通的材料能够具有强大的性能。自然界中许多植物为了保护它的种子，进化出了坚硬的外壳，例如核桃、开心果、夏威夷果等可食用坚果，其外壳结构已被广泛地研究。无患子是一种多年生落叶乔木，其种子近球形，呈黑褐色，外壳坚硬耐磨，但对于其外壳的结构尚未有过研究。
技术实现思路
1、有鉴于此，为了至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一，本发明提供了一种仿无患子外壳的梯度骨架、结构材料及结构材料的应用。
2、根据本发明一个方面的实施例，提供了一种仿无患子外壳的梯度骨架，包括：韧性层和支撑层。其中，韧性层适用于仿无患子外壳的内层厚壁细胞区，以为梯度骨架提供韧性；支撑层形成在韧性层上，适用于仿无患子外壳的外层纤维区，以为梯度骨架提供强度和硬度。
3、根据本发明另一个方面的实施例，提供了一种结构材料，包括：上述梯度骨架以及保护层；其中，保护层形成在梯度骨架的支撑层上。
4、根据本发明再一个方面的实施例，提供了一种上述结构材料的应用，包括用作飞行器、航空设备、航海设备、建筑设备中的任一种的外壳。
5、根据本发明的实施例，通过仿照无患子外壳的结构特征，提供了一种仿无患子外壳的梯度骨架，包括韧性层和支撑层。其中，韧性层仿照无患子外壳的内层结构，以为整个梯度骨架提供韧性；支撑层仿照无患子外壳的外层结构，以为整个梯度骨架提供强度和硬度。本发明实施例提供的梯度骨架模仿了无患子外壳的构造，在受到外力作用时，支撑层能够有效分散和抵抗这些外部力量，韧性层能够吸收这些外部力量，两层同时发挥作用而使梯度骨架不易发生变形或破裂，从而保护内部组件的安全。此外，本发明提供的仿无患子外壳的梯度骨架可用作制作结构材料，以进一步用作制备飞行器、航空设备、航海设备、建筑设备等的外壳。
1.一种仿无患子外壳的梯度骨架，包括：
2.根据权利要求1所述的梯度骨架，其中，所述梯度骨架还包括：
3.根据权利要求2所述的梯度骨架，其中，所述缓冲子单元和所述过渡子单元均包括：
4.根据权利要求3所述的梯度骨架，其中，所述缓冲子单元的尺寸形状相同；
5.根据权利要求3所述的梯度骨架，其中，所述缓冲子单元和所述过渡子单元的中心位置均开有贯穿的通孔；
6.根据权利要求2-5中的任一项所述的梯度骨架，其中，所述支撑层包括多个在平行于所述梯度骨架的方向上并列间隔排布的筒体；
7.根据权利要求6所述的梯度骨架，其中，所述支撑层、过渡层、缓冲层高度比为2.5-3.5：4.5-5.5：1.5-2.5；和/或
8.根据权利要求2所述的梯度骨架，其中，所述缓冲子单元的高度和外径比为1：1；和/或
9.一种仿无患子外壳的结构材料，包括：
10.一种如权利要求9所述的仿无患子外壳的结构材料的应用，其中，所述结构材料用作飞行器、航空设备、航海设备、建筑设备中的任一种的外壳。
