[發明專利]一種仿生智能自適應動態變構減阻材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201810249884.2
• 申請日: 2018-03-26
• 公開（公告）號: CN108556420B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 梁云虹;張云鵬;趙騫;張志輝;韓志武;任露泉
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B32B3/30
• 分類號: B32B3/30;B32B3/08;B32B25/08;B32B27/06;B32B27/40;B32B33/00;B32B7/12;B32B37/02;B32B37/12;B32B37/10
• 代理公司: 長春市四環專利事務所(普通合伙) 22103
• 代理人: 張冉昕

1.一種仿生智能自適應動態變構減阻材料，其特征在于：包括柔性硅膠基底層、柔性硅膠中間層、聚氨酯表面層和剪切增稠液，所述的柔性硅膠中間層內部設有豎向的通孔，通孔內填充有剪切增稠液，柔性硅膠中間層密封膠粘于柔性硅膠基底層和聚氨酯表面層之間；所述的剪切增稠液為聚乙二醇與納米SiO₂粒子組合液，SiO₂粒子在剪切增稠液中的質量分數為35％～65％。

2.根據權利要求1所述的一種仿生智能自適應動態變構減阻材料，其特征在于：所述的柔性硅膠基底層的硅膠型號為HC9010，厚度為1mm～5mm，拉伸強度為5MPa～8MPa，斷裂伸長率為600％～800％，邵氏硬度為10A～20A；

所述的柔性硅膠中間層的硅膠型號為HC9000，厚度為1mm～30mm，拉伸強度為4MPa～7MPa，斷裂伸長率為800％～1000％，邵氏硬度為0A～5A；

所述的聚氨酯表面層的聚氨酯型號為RP8400，厚度為1mm～5mm，拉伸強度為8MPa～15MPa，斷裂伸長率為500％～600％，邵氏硬度為5A～10A。

3.根據權利要求1所述的一種仿生智能自適應動態變構減阻材料，其特征在于：所述的剪切增稠液中聚乙二醇分子量為200～400，SiO₂粒子的粒徑為20nm～40nm；

所述的柔性硅膠中間層內部通孔為豎向柱狀孔或條形槽，豎向柱狀孔內徑為0.2mm～10mm，深度為1mm～30mm，按中心距2mm～40mm等距陣列；條形槽寬度為0.2mm～10mm，長度與聚氨酯表面層縱向長度相同，深度為1mm～30mm，按間距1mm～40mm等距陣列。

4.一種仿生智能自適應動態變構減阻材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

一、制備剪切增稠液

稱取分子量為200～400的聚乙二醇和粒徑為20nm～40nm的SiO₂粒子，所述的聚乙二醇和SiO₂粒子的質量百分比分別為35％～65％和35％～65％，采用機械攪拌的方式在聚乙二醇中邊攪拌邊加入SiO₂粒子，攪拌時間3h～5h，攪拌速率30r/min～120r/min，當SiO₂粒子全部溶入后，在超聲攪拌器中進行超聲分散1h～2h，隨后在溫度30℃～40℃的真空干燥器中進行真空加熱干燥2h～3h，得到SiO₂粒子質量分數為35％～65％的剪切增稠液；

二、制備柔性硅膠基底層

將液態AB硅膠灌注在深度為1mm～5mm的預制模具中，在溫度30℃～50℃條件下凝固5h～12h成型，得到厚度為1mm～5mm的柔性硅膠基底層；

三、制備柔性硅膠中間層

將液態AB硅膠灌注在深度為1mm～30mm的預制模具中，在溫度30℃～50℃條件下凝固5h～12h成型，得到厚度為1mm～30mm的柔性硅膠中間層，然后對柔性硅膠中間層進行沖孔，形成內徑為0.2mm～10mm、深度為1mm～30mm、按中心距2mm～40mm等距陣列的豎向柱狀孔，或形成寬度為0.2mm～10mm、長度與聚氨酯表面層縱向長度相同、深度為1mm～30mm、按間距1mm～40mm等距陣列的豎向條形槽；

四、制備聚氨酯表面層

將液態聚氨酯灌注在深度為1mm～5mm的預制模具中，在溫度30℃～50℃條件下凝固5h～12h成型，得到厚度為1mm～5mm的聚氨酯表面層；

五、膠合與封裝剪切增稠液

采用壓力粘接的方法將步驟三制得的柔性硅膠中間層的底部與步驟二制得的柔性硅膠基底層通過粘接劑進行粘接；然后將步驟一制得的剪切增稠液分別灌注到柔性硅膠中間層的每個孔中；最后采用壓力粘接的方法將柔性硅膠中間層的頂部與步驟四制得的聚氨酯表面層通過粘接劑進行粘接，將剪切增稠液封裝在柔性硅膠中間層的每個孔中。

5.根據權利要求4所述的一種仿生智能自適應動態變構減阻材料的制備方法，其特征在于：步驟二中的AB硅膠型號為HC9010；步驟三中的AB硅膠型號為HC9000；步驟四中的聚氨酯型號為RP8400。

6.根據權利要求4所述的一種仿生智能自適應動態變構減阻材料的制備方法，其特征在于：步驟五中所述的壓力粘接方法的壓力為0.1MPa～1MPa，粘接時間為2min～10min；所述的粘接劑為型號為KD-866的硅膠膠水。