[發(fā)明專利]采用高分子點(diǎn)陣模板構(gòu)筑超輕金屬空心管點(diǎn)陣材料的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711054424.6
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN109722654A
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊青林;趙允剛;趙新青;郭林;江雷
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: C23C18/40
• 分類號: C23C18/40;C23C18/32;C23C18/28;C23C18/22;C23C16/16;C23C16/02;C23C16/01
• 代理公司: 北京金恒聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 11324
• 代理人: 李強(qiáng)

超輕點(diǎn)陣材料(密度ρ≤10mg/cm³)具有質(zhì)量輕、力學(xué)強(qiáng)度高的特性，有良好的物理和化學(xué)性能，其吸聲、吸熱、減震等性能，在航空、航天、建筑等領(lǐng)域具有規(guī)?；瘧?yīng)用前景，且由于結(jié)構(gòu)的特殊性，在過濾和吸附方面也有實際應(yīng)用前景。本發(fā)明涉及一種點(diǎn)陣金屬材料的制備方法，所述方法包括三個步驟：(1)采用高分子聚合物材料，利用快速成型技術(shù)制備所設(shè)計結(jié)構(gòu)的三維點(diǎn)陣模板；(2)在立體點(diǎn)陣模板表面沉積金屬薄膜；(3)將沉積金屬薄膜的點(diǎn)陣模板打磨處理后，放置于適當(dāng)溶液或者加熱處理去除模板，得到空心管超輕點(diǎn)陣材料。采用本發(fā)明制得的超輕點(diǎn)陣材料，具有低密度、可回復(fù)性、優(yōu)越的緩沖性等性能，有望為輕質(zhì)工程材料提供更多實際應(yīng)用的可能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于輕質(zhì)功能材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及采用高分子聚合物模板的空心管點(diǎn)陣材料及其制備方法，提供了一種低密度、可回復(fù)性、孔隙率高的新型三維點(diǎn)陣材料的制備技術(shù)。

背景技術(shù)

社會的發(fā)展是以材料的進(jìn)步為基礎(chǔ)，隨著社會的進(jìn)步，對于新型材料的需求也愈發(fā)強(qiáng)烈。超輕材料具有低密度，優(yōu)異的比強(qiáng)度和比剛度，隔熱保溫，降噪和緩沖等性能，因為這些獨(dú)特的物理化學(xué)性能在實際應(yīng)用中引起越來越多的關(guān)注，被譽(yù)為結(jié)構(gòu)-功能一體化材料。

材料之所以密度低，是因為其內(nèi)部的孔隙結(jié)構(gòu)，一般孔隙率約為30％-99％。多孔材料以孔徑大小區(qū)分用途，毫米微米級孔徑側(cè)重于材料的功能性，毫米級孔徑側(cè)重輕量化生產(chǎn)，隔熱降噪等性能。超輕材料雖然具有如此之多優(yōu)異的性能，但由于制作過程的局限，發(fā)泡技術(shù)本身就具有任意性，必然存在微觀缺陷，無法實現(xiàn)完全的均勻性，這在一定程度上限制了超輕多孔材料的應(yīng)用。

3D打印技術(shù)，又叫增材制造技術(shù)，利用三維軟件(Solideworks、UG、Pro/E等)對目標(biāo)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，再配以合適的原材料和設(shè)備，快速準(zhǔn)確的打印出成品，從而實現(xiàn)自由制造。但是由于技術(shù)發(fā)展水平的限制，現(xiàn)有的增材制造技術(shù)在合金材料方面很難實現(xiàn)納米毫米級的精細(xì)打印。

點(diǎn)陣材料是由結(jié)點(diǎn)和結(jié)點(diǎn)間連接桿件單元組成的周期性結(jié)構(gòu)材料。它的特點(diǎn)在于細(xì)觀構(gòu)型均為三維網(wǎng)架體系,網(wǎng)架中的空隙沒有用來承載的填充物。采用這種設(shè)計不僅節(jié)省了大量的質(zhì)量,還提高了比剛度和比強(qiáng)度,在同等重量下點(diǎn)陣材料比無序微結(jié)構(gòu)金屬泡沫具有更好的力學(xué)性能，網(wǎng)架之間的空隙能夠執(zhí)行儲油、配置電池等功能化要求:材料的多孔特點(diǎn)滿足了進(jìn)行對流換熱的要求，網(wǎng)架獨(dú)特的伸展性能使得其促動、制動和阻尼振動的研究大有發(fā)展空間。

發(fā)明內(nèi)容

為此將新興的3D打印技術(shù)與成熟的薄膜沉積技術(shù)結(jié)合，制作出有序的、均勻的周期性超輕點(diǎn)陣材料顯得尤為必要?；瘜W(xué)鍍是在實際生產(chǎn)中應(yīng)用的表面沉積技術(shù)，膜層附著性好，表面致密，鍍層分布均勻，且膜層厚度通過沉積時間可控，沉積速率快，重復(fù)性好，可以實現(xiàn)納米厚度的沉積。但以往化學(xué)鍍表面沉積技術(shù)發(fā)展的著重點(diǎn)在耐磨性及硬度的提高，鮮有研究關(guān)注彈性。金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積技術(shù)(MOCVD)具有制備大面積均勻薄膜，按設(shè)定比例控制材料成分，靈活的氣源控制，反應(yīng)氣體壓力可調(diào)，熱解沉積材料純度高，沉積速率快等優(yōu)點(diǎn)而在納米材料，薄膜制備和表面改性等方面有著廣泛的應(yīng)用。原子層沉積是一種可以將物質(zhì)以單原子膜形式一層一層的鍍在基底表面的方法。原子層沉積與普通的化學(xué)沉積有相似之處。但在原子層沉積過程中，新一層原子膜的化學(xué)反應(yīng)是直接與之前一層相關(guān)聯(lián)的，這種方式使每次反應(yīng)只沉積一層原子。原子層沉積具有非常良好的發(fā)展前景，已經(jīng)由平面沉積發(fā)展到三維沉積。

本發(fā)明通過調(diào)整化學(xué)鍍液配方，得到了彈性的鍍層，