技术领域
[0001] 本发明涉及仿生材料技术领域，特别是一种仿生防护结构及安装方法。
相关背景技术
[0002] 为了维护社会秩序和保障人民安全，警务人员、防暴人员以及经保人员的责任异常重大。在执行任务时，由于执法人员个体能力有限，警用防刺服成为了不可或缺的防护装备。然而，当前防刺服设计仍存在一些问题，尤其是在舒适度和安全性方面的考量。现有技术虽然公开了一些柔性防弹防刺材料，但在相邻护体之间的交接处仍然存在缝隙，可能导致刺穿风险。这些缝隙对执法人员的安全构成潜在威胁，需要寻求更为完善的解决方案，确保他们在执行任务时得到充分的保护，避免安全隐患的发生。
[0003] 因此，有必要提供一种新的防刺护体结构，能提供比纯防刺面料更高防刺性能的防刺服，同时比表面复合树脂片的防刺服空隙率更小，从而解决上述问题。
具体实施方式
[0038] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
[0039] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0040] 其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性地与其他实施例互相排斥的实施例。
[0041] 实施例1，参照图1和图2，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种仿生防护结构，仿生防护结构包括基底层100和鳞片层200。
[0042] 具体的，基底层100，为正六棱柱，通过3D打印技术一次制造成型，所使用的材料包括但不限于塑料如PLA和ABS、金属及合金如铝和不锈钢、陶瓷、树脂、以及生物材料等；
[0043] 基底层100六边形镶嵌于附着层K上，附着层K由柔性织物构成，所用材料包括但不限于天然纤维织物如棉、麻、丝、羊毛，还有合成纤维织物如涤纶、尼龙、腈纶，和混纺织物，天然与合成纤维的混合；
[0044] 基底层100和附着层K固定连接，使用的连接方式包括但不限于热压、胶粘剂和缝合；
[0045] 鳞片层200底部和基底层100固定连接，同样可使用热压、胶粘剂和缝合等连接方式，也可以在3d打印时将基底层100和鳞片层200一体成型打出；
[0046] 两个相邻的基底层100之间有一道缝，配合柔性的附着层K，可以让基底层100之间有一定的偏移范围，作用在整片安装了基底层100的附着层K上，就让结构整体能完美贴合曲率不大的曲面上；
[0047] 而为了避免这条缝的存在造成装置的强度降低，在基底层100上设置有鳞片层200，这条缝的两端各有一个基底层100，而每一个基底层100上都有鳞片层200，鳞片层200顶部突出基底层100并且鳞片层200在基底层100顶面上的投影会完全覆盖掉这个方向上的缝，这样在保留了装置的灵活性的同时，还避免了基底层100之间的缝隙被刺到或者划到；
[0048] 同时，正六棱柱的基底层100在平面上做有缝镶嵌时，所形成的缝不会像正方形或者正三角形那样做形成长直边，而避免了长直边，也就避免了基底层100在附着层K上的滑移，进一步增强了整体结构的稳定性和抗变形能力。
[0049] 更详细的，基底层100的顶面的边长为20mm，高度为4mm，鳞片层200厚度为3到4mm；
[0050] 在使用时，每个基底层100周边有六个其他的基底层100，两个相邻的基底层100之间有一定的间距，保证基底层100在附着层K上密铺的时候，一片基底层100有活动的范围，基底层100顶面设置的鳞片层200突出基底层100顶面并遮掩两个相邻基底层100之间的空隙。
[0051] 实施例2，参照图1～8，为本发明第二个实施例，该实施例基于上一个实施例。
[0052] 基底层100顶面和鳞片层200底面正对，每个基底层100顶面有两个第一边A1、两个第二边A2和两个第三边A3，每个鳞片层200有两个第一端面201、两个第二端面202和两个第三端面203，鳞片层200的端面以穿过沿基底层100的两个第一边A1的重合点和两个第三边A3的重合点所形成的直线L对称，第二端面202的顶边在基底层100顶面上的投影和直线L重合；
[0053] 基底层100能实现周期性密铺，确保整个防护结构不会留下不规则的间隙，配合附着层K形成一个坚实而稳定的结构，而每三个基底层100贴合处形成三道缝隙和一个顶点，每两道缝隙之间是120度，这种密铺方式避免了正方形和正三角形密铺时会形成的长直边，保证基底层100不会偏移，进一步增强了整体结构的稳定性和抗变形能力，这种设计使得六边形底座在受到外界压力时能够保持稳定，不易变形或断裂。
[0054] 鳞片层200的斜面形状能够有效地将外界施加的力卸掉，减少局部的压力集中，从而降低损坏的风险，每个鳞片的斜面能够将力分散到更广的区域，避免单点受力过大，而鳞片层200上为四边形的第二端面202，能增加鳞片层200整体结构的厚度，同时覆盖掉了基底层100之间的缝隙，提供了额外的保护层，防止细小物体或刺穿透防护层进入内部，这一特点使得结构在面对各种复杂环境时，能够提供更全面的防护。
[0055] 柔性的附着层K能够保证当装置受冲击时，鳞片层200上受到的力能会先直接传递给基底层100，再由基底层100传递给附着层K，柔性的附着层K产生一定的形变，让基底层100和鳞片层200产生位移，从而时鳞片层200和周围的鳞片层200接触，从而将力快速分散到周围，从而提高整体结构的耐冲击性和抗刺穿能力，这种力的分散机制使得鳞片结构在面对尖锐物体或强大冲击时，能够有效地吸收和分散外力，避免单一鳞片受损。
[0056] 防护层300为黏合在鳞片层200表面的硬质外壳，使用材料为金属或者陶瓷，用来提高防刺性能，
[0057] 在使用时，柔性的附着层K让配合重复且间隔一定距离排列的基底层100和鳞片层200，使结构在受到弯曲或扭曲时，能够像蛇鳞片或穿山甲鳞片一样灵活地适应形变。这种排列方式允许基底层100和鳞片层200在多个方向上做出微小的独立运动，从而实现整体的柔性变形；
[0058] 每组连接的基底层100和鳞片层200不仅能够独立运动，还能够为周围的基底层100和鳞片层200提供支持和限制，避免基底层100单独偏移，确保了结构在柔性变形时能够保持整体的稳定性和连续性，防止单个基底层100和鳞片层200的脱离或错位。
[0059] 同样由于每组连接的基底层100和鳞片层200之间可以有微笑的滑动和位移，这种结构能够适应多种复杂的几何形状和动态运动。无论是在弯曲、扭曲还是伸展等不同情况下，这种结构都能很好地适应并保持防护性能。
[0060] 综上，这种防护结构灵活的排列方式使基底层100和鳞片层200能够独立运动并适应多方向的形变，局部应力分散机制有效提升了耐冲击性并防止局部损坏；鳞片之间的相互支持与限制确保了结构在变形时的稳定性和连续性，防止脱离或错位；此外，这种结构能够适应多种复杂几何形状和动态运动，保持卓越的防护性能和高柔性。同时，鳞片层200的重叠设计有效覆盖了基底层100之间的缝隙，进一步增强了整体的防刺性能和耐用性。这些优点使得装置在防护性能、柔性、稳定性和适应性方面都表现出色，具有广泛的应用潜力。
[0061] 实施例3，参照图9～12，为本发明第三个实施例，该实施例基于上一个实施例，不同的是，基底层100为圆柱形，鳞片层200为弯曲的锥形。
[0062] 圆柱形的基底层100采用圆在平面上的最密镶嵌，每个基底层100周围有六个基底层100，同样的，两个相近的基底层100之间仍不直接贴合，保留结构的灵活运动。
[0063] 弯曲的锥形鳞片层200，轴线在靠近基底层100的一端垂直于基底层100顶面圆面并处于基底层100顶面圆圆心处，在轴线远离基底层100顶面圆面时，轴线和基底层100顶面圆面的夹角也越来越小，直到轴线远离基底层100顶面圆面的一端在基底层100顶面圆面上的投影不落在基底层100顶面圆上并突出一定距离，这样弯曲的锥形鳞片层200同样将圆柱形的基底层100之间的空隙填满。
[0064] 实施例4，参照图1、图3和图13，为本发明第四个实施例，该实施例基于第一个实施例。
[0065] 具体的，将鳞片层200底面固定在基底层100顶面上，并使鳞片层200底面的边和基底层100顶面的边匹配，首先让鳞片层200和基底层100匹配，作为一个完整的拼接单元。
[0066] 在附着层K选取靠近边界的一条线作为起始线K1，基底层100的中心会经过起始线K1。
[0067] 将基底层100沿起始线K1固定在附着层K上，并使基底层100之间的距离为d1，使鳞片层200第二端面202顶边更贴近附着层K边界，形成起始列J1，基底层100均匀排列，鳞片层200第二端面202顶边下面为空。
[0068] 在起始列J1中，每两个相邻的基底层100中间远离起始线K1的方向上设置新一列基底层100，该基底层100与相邻的起始列J1的基底层100之间的距离为d1，作为第二列J2，并使第二列J2的鳞片层200覆盖住起始列J1基底层100之间的空隙，当附着层K上安装位置范围是矩形时，第二列J2的基底层100数量和起始列J1数量差1，并且奇数列中各列基底层100数量相同，偶数列中各列基底层100数量相同；当附着层K上安装位置范围不是矩形时，按照安装位置范围形状排列各列。
[0069] 沿远离起始线K1的方向依次增加下一列的基底层100，按照这样的方式，让每新列的鳞片层200第二端面202顶边都覆盖住上一列的基底层100之间的空隙。
[0070] 应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例详细说明了本发明，本领域的普通技术人员应当理解，可以修改或者等同替换本发明的技术方案，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
