CN112100752B - 用于形成点阵梯度多孔结构的结构单元和梯度多孔材料 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于形成点阵梯度多孔结构的结构单元和梯度多孔材料，该结构单元包括立方体框架和多个支撑结构，所述多个支撑结构设置在所述立方体框架的内部，所述多个支撑结构分别通过所述立方体框架的体心且其两端分别连接在所述立方体框架上。该结构单元通过设计立方体框架内部支撑结构的尺寸大小以及在立方体框架上的位置，可得到内部结构不同或支撑结构尺寸不同或结构和尺寸均不同的结构单元，且结构单元结构简单，大大缩短生产周期；可以根据实际情况，合理设计结构单元，得到具有目标性能的梯度多孔材料，解决现有点阵单元结构所形成的梯度多孔材料存在强度较低或质量和弹性模量较大的问题。

Description

用于形成点阵梯度多孔结构的结构单元和梯度多孔材料

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，具体涉及一种用于形成点阵梯度多孔结构的结构单元和梯度多孔材料。

背景技术

随着航空航天、船舶、汽车以及医疗等领域的快速发展，对材料和结构的要求也越来越高，传统材料和结构已无法满足航空航天等领域对零件轻量化设计的需求以及医疗领域对假体低模量的要求。

与传统固体材料相比，多孔材料具有轻质、耐冲击、减震降噪和高强度等方面优势。与传统泡沫、蜂窝多孔结构材料相比，点阵多孔结构进一步降低了结构的质量、提高了结构的强度和刚度，在抗冲击、高效散热、隔热吸声、吸收电磁波以及多功能可设计方面也具有更优异的性能；且在医疗领域，内部开放连通的孔隙结构不仅降低医用假体的模量，而且有利于细胞的粘附、增殖和分化，促进营养物质的运输以及代谢废物排出体外，得到具有良好生物和力学相容性的植入体。

目前，基于立方体晶格结构的点阵多孔材料由于在各方面性能较传统材料和结构有很大改善，且结构简单，大大缩短生产周期，提高制备精度，因而得到广泛应用。但立方体晶格结构在相对密度较低的情况下，强度较低，无法满足航空航天、汽车、船舶等领域对材料轻质化、高强度的要求以及医用假体低弹性模量、高强度的要求。此外，材料的布局也会对点阵结构产生很大影响，相对密度均匀的点阵材料难以使点阵结构的优越性得到进一步提高，以满足实际应用要求。

因此，设计一种综合性能优异的用于形成点阵多孔结构的结构单元以及梯度多孔材料十分重要。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于形成点阵梯度多孔结构的结构单元和梯度多孔材料，该结构单元通过设计立方体框架内部支撑结构的尺寸大小以及在立方体框架上的位置，可得到内部结构不同或支撑结构尺寸不同或结构和尺寸均不同的结构单元，且结构单元的结构简单大大缩短生产周期；可以根据实际情况，合理设计结构单元，得到具有目标性能的梯度多孔材料，以解决现有点阵单元结构所形成的梯度多孔材料存在的强度较低或质量和弹性模量较大的技术问题。

为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供了一种用于形成点阵梯度多孔结构的结构单元。

该结构单元包括立方体框架和多个支撑结构，所述多个支撑结构设置在所述立方体框架的内部，所述多个支撑结构分别通过所述立方体框架的体心且其两端分别连接在所述立方体框架上。

本发明的结构单元中内部支撑结构与棱边的交点可沿所在棱边移动，具体的，假定结构单元的棱边长为a，每个支撑结构的两端点从棱边中点位置开始沿顺时针方向或沿逆时针方向移动，所移动的距离为x(0≤x≤a/2)，可以根据实际需要设置x的值，从而得到具有不同内部结构的结构单元，提高了设计的灵活性；此外，通过改变支撑结构的尺寸也可得到具有相同结构不同孔隙率的不同结构单元。

进一步的，所述支撑结构为支撑圆柱，所述支撑圆柱的半径为0.2～0.45mm。基于选择性激光成形技术的制造精度，所述支撑圆柱的半径在0.2～0.45mm范围内。

进一步的，所述立方体框架为采用四分之一圆柱形成的棱边组成，并且所述棱边的曲面一侧朝向所述立方体框架的内部。

进一步的，所述棱边的长度大于1mm，且小于4.5mm。基于目标孔隙率30％～70％，以及支撑圆柱的半径0.2～0.45mm，所述棱边的长度在1～4.5mm范围内，且不包括边界值。

进一步的，所述多个支撑结构的两端分别连接在所述立方体框架各个棱边的中点位置，且与所述棱边的曲面一侧连接。多个过体心的支撑结构的两端分别连接在立方体框架各个棱边的中点位置，即x＝0。

进一步的，所述多个支撑结构的两端分别连接在所述立方体框架各个棱边的1/4位置，且与所述棱边的曲面一侧连接。多个过体心的支撑结构的两端分别在所在棱边上沿顺时针或逆时针方向移动a/4距离，即x＝a/4。

进一步的，所述多个支撑结构的两端分别连接在所述立方体框架的各个顶点。多个过体心的支撑结构的两端分别在所在棱边上沿顺时针方向或逆时针方向移动a/2距离，即x＝a/2。

为了实现上述目的，根据本发明的第二方面，提供了一种梯度多孔材料。

该梯度多孔材料包括多个上述的结构单元，所述梯度多孔材料呈立方体状结构，并且所述梯度多孔材料为所述多个结构单元沿长、宽、高三个维度进行阵列形成，所述梯度多孔材料的相对密度呈梯度变化。

进一步的，所述多个结构单元中形成所述立方体框架的棱边的长度相同，形成所述棱边的圆柱的半径相同。

进一步的，所述梯度多孔材料中位于同一层的所述多个结构单元中的所述多个支撑结构的两端分别连接所述立方体框架各个棱边的1/4位置；位于不同层的所述多个结构单元的几何结构相同，且所述支撑结构的半径自下层至上层逐渐增大或减小。

位于梯度多孔材料同一层的多个结构单元中的支撑结构的半径相同均为0.2～0.45mm，且支撑结构的两端位于结构单元的立方体框架的棱边的1/4处，也即x＝a/4。位于梯度多孔材料不同层的多个结构单元的结构相同，但不同层的结构单元的内部支柱半径不同，结构单元的内部支柱半径为0.2～0.45mm，且自下层至上层不断增大或减小。

进一步的，所述梯度多孔材料中自下而上位于奇数层的所述多个结构单元中的所述支撑结构的两端分别连接在所述立方体框架的各个顶点位置；位于偶数层的所述多个结构单元中的所述支撑结构的两端分别连接在所述立方体框架各个棱边的中点位置。

自下而上位于梯度多孔材料奇数层的多个结构单元中的支撑结构的半径为0.2～0.45mm，且支撑结构的两端分别连接在立方体框架的各个顶点位置，也即x＝a/2；自下而上位于梯度多孔材料偶数层的多个结构单元中的支撑结构的半径为0.2～0.45mm，且支撑结构的两端分别连接在立方体框架各个棱边的中点位置，也即x＝0。

本发明通过引入梯度概念，根据载荷的分布合理设计点阵单元的相对密度，可进一步改进结构的性能，即增加集中载荷作用点附近的点阵结构单元的相对密度，减小远离集中载荷区域的点阵单元的相对密。通过合理的梯度设计，可在满足结构承载要求的基础上，最大限度降低多孔材料的质量和弹性模量，实现轻量化和低模量。

本发明通过在立方体框架中加入支撑结构，提高结构单元的强度；并通过合理的设计支撑结构的位置、尺寸大小，得到多种用于点阵梯度多孔材料的单元结构，根据实际需要，合理选择，以制备满足航空航天等领域轻量化及医用假体模量强度匹配要求的梯度多孔材料。

本发明采用选择性激光熔化技术制备梯度多孔材料，工艺简单，生产周期短，尺寸精度高，可有效解决传统工艺的不足，在组织工程支架、飞机机翼、汽车零部件等的制造领域中具备良好的应用前景。

本发明相对于现有技术具有如下优点：

1、本发明所设计的结构单元结构简单，提高结构制备的准确性，且大大缩短设计及制造周期；并且可以通过设计结构单元中内部支撑结构的连接位置及半径大小来制备具有不同目标性能的梯度多孔材料，提高了设计的灵活性。

2、本发明中构建梯度多孔材料的多个结构单元的棱边长度以及形成棱边的圆柱半径均相同，有利于实现相邻结构单元间的良好连接。

3、本发明设计的具有三维连通孔隙特征的规则排列的梯度多孔材料，可通过设计多种单元结构、多种梯度方式，满足航空航天、汽车、船舶等领域对材料轻量化、高强度、高散热性能等方面的要求；且可满足医疗领域对植入假体的高强度、低模量以及良好生物相容性的要求。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明的一种实施例中支撑结构两端分别交于立方体框架棱边的1/4处(x＝a/4)的结构单元的结构示意图1；

图2为本发明的一种实施例中体心立方结构的结构单元(x＝a/2)的结构示意图2；

图3为本发明的一种实施例中棱心立方结构的结构单元(x＝0)的结构示意图3；

图4为本发明的一种实施例中梯度多孔结构的主视图1；

图5为本发明的一种实施例中梯度多孔结构的主视图2；

图6为本发明的一种实施例中梯度多孔结构的主视图3。

图中：

1、立方体框架；2、支撑结构；

图4和图5中箭头方向表示相对密度增大的方向。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明公开了一种用于形成点阵梯度多孔结构的结构单元，如图1～图3所示，该结构单元包括立方体框架1和多个支撑结构2，多个支撑结构2设置在立方体框架1的内部，多个支撑结构2分别通过立方体框架1的体心且其两端分别连接在立方体框架1上。

在上述实施例中，支撑结构2的数量可以设置有多个，并且多个支撑结构2均设置在立方体框架1的内部，多个支撑结构2相交于立方体框架1的体心处，形成对立方体框架1的有效支撑，多个支撑结构2的两端分别位于立方体框架1的棱边上，且支撑结构2的两端可沿所在棱边移动，具体的，假定结构单元的棱边长为a，交点从棱边中点位置开始沿顺时针方向或沿逆时针方向移动，所移动的距离为x(0≤x≤a/2)，可以根据实际需要设置x的值，从而得到具有不同内部结构及相对密度的结构单元，提高了设计的灵活性。此外，还可以通过改变支撑结构2的半径得到结构相同但相对密度不同的单元结构。

利用这些具有不同几何结构或者不同支撑结构尺寸或者几何结构和支撑结构尺寸均不相同的单元结构，通过合理的梯度方式的设计可得到具有不同目标性能的梯度多孔材料。

作为本发明的另一种实施例，支撑结构2为支撑圆柱，如图1所示，支撑圆柱形成立方体框架1的内部支柱，并且支撑圆柱的半径在0.2～0.45mm范围内，可以根据实际需要选择。

作为本发明的另一种实施例，立方体框架1为采用四分之一圆柱形成的棱边组成，如图1所示，12个采用四分之一圆柱形成的棱边组合形成立方体框架1，并且棱边的曲面一侧朝向立方体框架1的内部，也即朝向内部支撑结构2，因而当多个结构单元排列连接时，相邻的四个结构单元的棱边组合形成一完整的圆柱结构。

作为本发明的另一种实施例，棱边的长度在1～4.5mm范围内，且不包括边界值，可以根据实际需要选择。

作为本发明的另一种实施例，多个支撑结构2的两端分别连接在立方体框架1各棱边的中点位置，并且分别连接在棱边的曲面一侧，多个支撑结构2相交于立方体框架1的体心位置。图3示出了一种具有6个支撑结构2的棱心立方结构单元，具体的，支撑结构2的两端连接在立方体框架1各棱边中点，即x＝0，且多个支撑结构2相交于立方体框架1体心，形成对立方体框架1的有效支撑，有利于应力在整个结构中较均匀分布。

作为本发明的另一种实施例，多个支撑结构2的两端分别连接在立方体框架1各个棱边的1/4位置，且分别连接在棱边的曲面一侧，多个支撑结构2相交于立方体框架1的体心位置。图1示出了一种具有6个支撑结构2的结构单元，具体的，支撑结构2的两端连接在立方体框架1各棱边的1/4位置处，即x＝a/4，且多个支撑结构2相交于立方体框架1的体心，形成对立方体框架1的有效支撑，有利于应力在整个结构中较均匀分布。

作为本发明的另一种实施例，多个支撑结构2的两端分别连接在立方体框架1的各个顶点。图2示出了一种具有4个支撑结构2的体心立方结构单元，具体地，4个支撑结构2的两端分别连接在立方体框架1的各个顶点，4个支撑结构2相交于立方体框架1的体心位置，立方体框架1和4个支撑结构2形成一种体心立方结构，有利于应力在整个结构中较均匀分布。

本发明还公开了一种梯度多孔材料，该梯度多孔材料包括多个上述的结构单元，该梯度多孔材料呈立方体状结构，并且该梯度多孔材料为多个结构单元沿长、宽、高三个维度进行阵列形成，梯度多孔材料的相对密度呈梯度变化。

在上述实施例中，多个结构单元沿长、宽、高三个维度阵列形成立方体状梯度多孔材料，由于结构单元具有棱心立方结构(x＝0)、支撑结构2端点位于立方体框架1棱边的1/4位置的结构单元(x＝a/4)和体心立方结构(x＝a/2)等不同结构的结构单元，且具有同种几何结构的多个结构单元可以具有不同尺寸的内部支撑结构2，即不同的相对密度，因此可以由多个结构单元体排列得到多种类型的梯度多孔材料，如采用多个几何结构相同，但相对密度不同的结构单元阵列得到同点阵不同相对密度的梯度多孔材料，采用多个几何结构不同的结构单元阵列得到梯度多孔材料。

而且，该梯度多孔材料具有多种梯度方式，如可以形成外层相对密度较高，内层相对密度较低的梯度多孔结构；或者形成外层疏松内层致密的梯度多孔结构；或者形成相对密度较高和较低交替变化的梯度多孔结构，即“致密-疏松-致密-疏松”结构，可以根据实际需要选择合适的梯度方式进行梯度多孔结构的设计。

作为本发明的另一种实施例，梯度多孔结构为立方体状结构，当然也可以根据需要设计成其他形状的结构。

作为本发明的另一种实施例，多个结构单元中形成立方体框架1的棱边的长度相同，形成棱边的圆柱的半径相同，因此可以实现形成梯度多孔材料的多个结构单元的无缝连接，有利于应力在整个结构中较均匀分布。

作为本发明的另一种实施例，位于梯度多孔材料同一层的多个结构单元中的支撑结构2的半径相同，均为0.2～0.45mm，且支撑结构2的两端位于立方体框架1的棱边的1/4处，也即x＝a/4；位于梯度多孔材料不同层的多个结构单元的几何结构相同，但不同层的结构单元的支撑结构2的半径不同，结构单元的支撑结构2半径为0.2～0.45mm，且支撑结构的半径自下层至上层不断增大或减小，即自下层至上层相对密度不断增大或减小。图4示出了一种自下层至上层相对密度不断增大的一种梯度多孔材料；图5示出了一种自下层至上层相对密度不断减小的一种梯度多孔材料。

作为本发明的另一种实施例，自下而上位于梯度多孔材料奇数层的多个结构单元中的支撑结构2的半径为0.2～0.45mm，且支撑结构2的两端分别连接在立方体框架1的各个顶点，也即x＝a/2；自下而上位于梯度多孔材料偶数层的多个结构单元中的支撑结构2的半径为0.2～0.45mm，且支撑结构2的两端分别连接在立方体框架1各个棱边的中点位置，也即x＝0。图6示出了一种分别由体心立方结构的结构单元和棱心立方结构的结构单元形成奇数层和偶数层的梯度多孔材料，即疏松层和致密层交替分布的梯度多孔材料。

在本发明中，还对梯度多孔材料的力学性能进行研究，以便对所设计梯度多孔材料进行综合评价。具体步骤如下：

S1，将SLM成形的梯度多孔结构进行喷砂和超声处理；

S2，将处理后的试样放置在万能材料试验机(CTM-2050)的载物台的中央，以使试样各位置受力均匀；

S3，沿梯度多孔材料成形方向(梯度方向)以1mm/min的加载速率进行压缩实验；

S4，由计算机自动记录载荷-位移信息，通过处理得到压缩屈服强度和弹性模量值。

下面将结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。

实施例1：

一种梯度多孔材料以及用于形成梯度多孔材料的结构单元，该结构单元由立方体框架1和内部支撑圆柱构成，具体的，多个支撑圆柱过立方体框架1的体心，且支撑圆柱的两端分别连接在立方体框架1的棱边的1/4位置处(x＝a/4)；立方体框架1为由长度为3mm的棱边组成，并且该棱边采用四分之一圆柱形成，圆柱的半径为0.375mm；内部支撑圆柱的半径自下层至上层依次为0.35mm、0.325mm、0.3mm、0.275mm。相关研究表明，随着结构单元阵列个数的增加，相应结构的弹性模量趋于一个极限值，一般情况下当结构单元个数达到4*4*4时，对应结构的力学性能与宏观模型相似，故本发明利用多个该单元结构排列连接构成的单胞个数为4*4*4立方体(即12*12*12mm)。

对实施例1中得到的梯度多孔材料进行力学性能测试，具体步骤如下：

S1，将SLM成形的梯度多孔材料进行喷砂和超声处理；

S2，将处理后的试样放置在万能材料试验机(CTM-2050)的载物台的中央，以使试样个位置受力均匀；

S3，沿梯度多孔材料成形方向(梯度方向)以1mm/min的加载速率进行压缩实验；

S4，由计算机自动记录载荷-位移信息，通过处理得到压缩屈服强度和弹性模量值。

实施例2和实施例3分别公开了一种梯度多孔材料，与实施例1的不同之处主要在于梯度多孔材料的各组成单元结构的尺寸不同，现将实施例1～3中梯度多孔材料的各组成结构单元的尺寸参数进行汇总，详见表1。

表1

实施例4：

一种梯度多孔材料，其由两种结构单元形成，一种结构单元是由立方体框架1和内部支撑圆柱构成的棱心立方结构，即多个支撑圆柱过立方体框架1的体心，且两端分别连接在立方体框架1的棱边中点位置(x＝0)；立方体框架1为由长度为1mm的棱边组成，并且该棱边采用四分之一圆柱形成，圆柱的半径为0.2mm；内部支撑圆柱半径为0.2mm。另一种结构单元是由立方体框架1和内部支撑圆柱构成的体心立方结构，即多个支撑圆柱过立方体框架1的体心，且两端分别连接在立方体框架1的顶点位置(x＝a/2)；立方体框架1为由长度为1mm的棱边组成，并且该棱边采用四分之一圆柱形成，圆柱的半径为0.2mm；内部支撑圆柱半径为0.2mm。体心立方结构的结构单元形成立方体状梯度多孔材料的奇数层，棱心立方结构的结构单元形成立方体状梯度多孔材料的偶数层，利用多个该单元结构阵列构成结构单胞个数为4*4*4的立方体(4*4*4mm)。

对实施例4中得到的梯度多孔材料进行力学性能测试，具体步骤如下：

S1，将SLM成形的梯度多孔材料进行喷砂和超声处理；

S2，将处理后的试样放置在万能材料试验机(CTM-2050)的载物台的中央，以使试样个位置受力均匀；

S3，沿梯度多孔材料成形方向(梯度方向)以1mm/min的加载速率进行压缩实验；

S4，由计算机自动记录载荷-位移信息，通过处理得到压缩屈服强度和弹性模量值。

实施例5～8分别公开了一种梯度多孔材料，与实施例4的不同之处主要在于梯度多孔材料的各组成结构的尺寸大小不同，现将实施例4～8中梯度多孔材料的各组成结构的尺寸参数进行汇总，详见表2。

表2

以下将对实施例1～3中制备得到的梯度多孔材料的性能进行总结，详见表3。

表3

组别	压缩屈服强度(MPa)	弹性模量(GPa)	孔隙率(％)
				实施例1	41.7	3.35	68.64
实施例2	94.6	4.46	58.05
				实施例3	32	2.96	72

从表3可以看出，在本发明实施例1～3中，实施例1和实施例2中制备得到的梯度多孔材料的孔隙率分别为68.64％和52.85％，均在目标孔隙率的30％～70％范围内。实施例3中制备得到的梯度多孔材料的孔隙率为72％，略大于目标孔隙率的最大值70％。且实施例1和实施例2中制备得到的梯度多孔结构的强度分别为41.7MPa和94.6MPa，明显高于实施例3中制备得到的梯度多孔材料的屈服强度值32MPa。

此外，选择x＝a/4对应的结构作为梯度多孔材料的结构单元，按照实施例1～3所述的梯度方式进行设计时，当棱边尺寸为1mm时，孔隙率最大的结构单元的孔隙率为21.6％，即支柱半径为0.2mm，仍小于目标孔隙率的最小值30％。

综上，实施例1～3所述的梯度多孔材料的结构单元中的立方体框架的棱边长a应大于1mm且小于4mm。

以下将对实施例4～8中制备得到的梯度多孔材料的性能进行总结，详见表4。

表4

组别	压缩屈服强度(MPa)	弹性模量(GPa)	孔隙率(％)
				实施例4	266.54	7.45	26.68
实施例5	98.7	4.56	58.34
				实施例6	120.5	5.65	52.85
实施例7	43	3.68	68.37
				实施例8	29.6	2.67	74

从表4可以看出，在本发明实施例4～8中，实施例5～7中制备得到的梯度多孔材料的孔隙率为52.85％～68.37％，均在目标孔隙率的30％～70％范围内。实施例4中制备得到的梯度多孔材料的孔隙率为26.68％，略小于目标孔隙率的最小值30％。实施例8中制备的梯度多孔材料的孔隙率为74％，略大于目标孔隙率的最大值。且实施例5～7中制备得到的梯度多孔材料的屈服强度在43～125MPa范围内，明显高于实施例8中的梯度多孔材料的压缩屈服强度29.6MPa；实施例4中制备的梯度多孔结构的压缩屈服强度为266.54MPa，明显高于其他实施例中制备的梯度多孔结构，但其孔隙率较低，导致材料的弹性模量较大、质量较大，在轻量化方面相对较差。因此，实施例4～8所述的梯度多孔材料的结构单元中的立方体框架的棱边长a应大于1mm且小于4.5mm。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种用于形成点阵梯度多孔结构的结构单元，其特征在于，包括立方体框架(1)和多个支撑结构(2)，所述多个支撑结构(2)设置在所述立方体框架(1)的内部，所述多个支撑结构(2)分别通过所述立方体框架(1)的体心且其两端分别连接在所述立方体框架(1)上；

所述支撑结构(2)为支撑圆柱，所述支撑圆柱的半径为0.2～0.45mm；

所述立方体框架(1)为采用四分之一圆柱形成的棱边组成，并且所述棱边的曲面一侧朝向所述立方体框架(1)的内部；所述棱边的长度大于1mm，且小于4.5mm；

所述支撑结构(2)与所述棱边的交点从所述棱边中点位置开始沿顺时针方向或沿逆时针方向移动，所移动的距离记为x，0≤x≤棱边长度/2，以得到具有不同内部结构及相对密度的所述结构单元。

2.根据权利要求1所述的用于形成点阵梯度多孔结构的结构单元，其特征在于，所述多个支撑结构(2)的两端分别连接在所述立方体框架(1)各个棱边的1/4位置，且与所述棱边的曲面一侧连接。

3.一种梯度多孔材料，其特征在于，包括多个权利要求1～2任一项所述的用于形成点阵梯度多孔结构的结构单元，所述梯度多孔材料呈立方体状结构，并且所述梯度多孔材料为所述多个结构单元沿长、宽、高三个维度进行阵列形成，所述梯度多孔材料的相对密度呈梯度变化。

4.根据权利要求3所述的梯度多孔材料，其特征在于，所述多个结构单元中形成所述立方体框架(1)的棱边的长度相同，形成所述棱边的圆柱的半径相同。

5.根据权利要求4所述的梯度多孔材料，其特征在于，所述梯度多孔材料中位于同一层的所述多个结构单元中的所述多个支撑结构(2)的两端分别连接所述立方体框架(1)各个棱边的1/4位置；位于不同层的所述多个结构单元的几何结构相同，且所述支撑结构(2)的半径自下层至上层逐渐增大或减小。

6.根据权利要求4所述的梯度多孔材料，其特征在于，所述梯度多孔材料中自下而上位于奇数层的所述多个结构单元中的所述支撑结构(2)的两端分别连接在所述立方体框架(1)的各个顶点位置；位于偶数层的所述多个结构单元中的所述支撑结构(2)的两端分别连接在所述立方体框架(1)各个棱边的中点位置。