[發明專利]一種微點陣結構的制備方法

有效

• 申請號: 201611198723.2
• 申請日: 2016-12-22
• 公開（公告）號: CN108374163B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 李志強;趙冰
• 申請（專利權）人: 中國航空制造技術研究院
• 主分類號: C23C18/32
• 分類號: C23C18/32;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種微點陣結構的制備方法，該制備方法以塑料材質的細絲材為原材料制得絲材無緯布，絲材無緯布排布于工裝中，制備出微點陣結構的骨架結構；然后在塑料點陣骨架結構的表面涂覆一層金屬材料；去除骨架結構后，制得金屬微點陣結構；本發明具有不需要專用設備、成本低、效率高等優勢。

技術領域

本發明涉及一種微點陣結構的制備方法，屬于金屬點陣結構領域。

背景技術

由波音公司開發的一種輕質金屬材料－“微點陣金屬(microlattice)”，具有以下特點：99.99%中空結構，比泡沫塑料輕100倍，未來可用于航空設計；采用連通中空管結構，管壁厚度100納米，僅是人體頭發直徑的千分之一；壓縮50%張力之后能夠完全恢復，具有超級高能量吸收能力。

由于微點陣結構的上述特點，其在多個領域具有非常良好的應用前景。比如：可用于制造電池電極、催化劑載體，并具有聲學、振動和沖擊能量抑制；可用于航空航天器制造，深太空探索航天器減重40%。

這種微點陣結構的現有的制備方法是采用紫外光照射光敏樹脂，制備出骨架結構，然后采用化學鍍的方法在骨架表面涂覆一層金屬材料，然后采用化學蝕刻或氣氛爐真空燒結的方法將骨架去除，從而制備出微點陣結構。

上述現有方法在制備點陣結構時存在一些不足，主要表現在樹脂模板的制備難度大、需要專用設備、成本高。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出一種微點陣結構的制備方法，該方法 以聚甲基丙烯酸甲酯等塑料材料的細絲材為原材料，制備出微點陣結構的骨架結構，然后在骨架結構的表面涂覆一層金屬材料，而后將骨架結構去除，采用這種方法制備出的微點陣結構，采用的原材料可以是低成本的甲基丙烯酸甲酯絲材，制造成本低，對設備的要求低，去除采用低成本的氣氛爐，在高溫下采用氬氣將其去除干凈，該方法具有制備成本低、效率高等優點，制備的金屬微點陣結構具有超輕的重量和多樣化的功能。

為了解決上述問題，本發明采用了如下技術方案：

一種微點陣結構的制備方法，其特征在于:包括如下步驟：

第一步、制備塑料點陣骨架結構

以塑料絲材為原材料制得絲材無緯布，絲材無緯布排布于工裝中，制備出微點陣結構的骨架結構；

第二步、表面涂覆

在骨架結構的表面涂覆一層金屬材料；

第三步、去除骨架結構，制得金屬微點陣結構。

在一個優選的技術方案中，所述第一步的的具體操作步步驟為：

（1）準備工裝；

（2）在塑料絲材的表面涂覆一層粘接劑；

（3）將涂覆了粘接劑的塑料絲材纏繞到芯軸上；

（4）在纏繞的絲材表面，沿著周向方向，每間隔一定距離噴涂膠體，不需要噴涂的位置采用隔離紙覆蓋；

（5）待膠體凝固后，將纏繞的絲材取下，并沿著噴涂膠體部位的中央位置將絲材無緯布切開，從而制備出兩端固定的絲材無緯布；

（6）將多片絲材無緯布逐層排布到工裝中，相鄰層之間的絲材排布角度不同，層間的塑料絲材通過粘接劑實現層間連接，在最上層的絲材無緯布上面放置一塊壓重，將多層絲材無緯布壓實，制備出塑料點陣骨架結構。

在一個優選的技術方案中，所述步驟（6）中的絲材無緯布逐層排布按照0°/90°/0°/90°…的順序交錯排布。

4在一個優選的技術方案中，所述塑料絲材的成分為聚甲基丙烯酸甲酯，所述膠體的成分為聚甲基丙烯酸甲酯溶于丙酮。