[發明專利]一種用于制備納米層狀復合材料的模具及方法

有效

• 申請號: 201911292116.6
• 申請日: 2019-12-12
• 公開（公告）號: CN111039256B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 王勻;朱義清;李富柱;李瑞濤;黃燦;劉振強;孫圣男;王旭
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;B82Y40/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種用于制備納米層狀復合材料的模具及方法，主體部分由隔熱套、控溫套、密封蓋和內套組成，最外部是頂部開口的圓筒狀的隔熱套，內部緊密嵌有頂部開口的圓筒狀的控溫套，控溫套的上表面高出隔熱套，控溫套內部緊密嵌有頂部開口的圓筒狀的內套，內套的頂部開口處密封連接密封蓋，控溫套在嵌有內套的內壁處設有螺旋凹槽，控溫套的進口處通過管道依次連接單向變量液壓泵和液氮箱，控溫套還連接供熱裝置，密封蓋上的抽氣孔連接冷凝桶的頂部，管道上裝有壓力表、電動閥和真空泵；將納米材料溶液冷凍，然后在真空下直接干燥，溶劑在干燥過程中不經液態直接升華成氣態，最終使層狀材料分布均勻提升復合材料的韌性和強度。

技術領域

本發明屬于模具技術領域，具體是用于制備納米層狀復合材料的模具，尤其是用于制備層厚低于100μm的納米層狀復合材料。

背景技術

層狀復合材料因其較優異的力學性能而被廣泛應用于醫療器械、電子行業和航空航天等領域。但隨著這些行業的快速發展，對于層狀復合材料的強度、結合力以及韌性等方面提出了更高的要求。目前，用于制備層狀復合材料的模具，一般由底座、樣品架、護套以及上壓頭組成，利用壓頭將材料自下而上層層堆疊在一起。該類型的模具存在效率低、操作難且材料分布均勻性差等缺點，尤其不適應要求層厚低于100μm時的情況。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種用于制備納米層狀復合材料的模具及方法，能使層厚低于100μm的層狀材料分布均勻且提升復合材料的韌性。

為實現上述目的，本發明一種用于制備納米層狀復合材料的模具采用如下技術方案：其包括主體部分，主體部分由隔熱套、控溫套、密封蓋和內套組成，最外部是頂部開口的圓筒狀的隔熱套，內部緊密嵌有頂部開口的圓筒狀的控溫套，控溫套的上表面高出隔熱套，控溫套內部緊密嵌有頂部開口的圓筒狀的內套，內套的頂部開口處密封連接密封蓋，密封蓋控溫套經螺紋連接，控溫套在嵌有內套的內壁處設有螺旋凹槽，控溫套的上段側壁上開有進口、下段側壁上開有出口，進口與螺旋凹槽的上端相接，出口與與螺旋凹槽的下端相接；密封蓋的底部設有與內套的內腔相通的進料孔和抽氣孔，且嵌有溫度傳感器，進料孔處通過管道連接電動閥；控溫套的進口處通過管道依次連接單向變量液壓泵和液氮箱，液氮箱連接控溫套的進口；控溫套還連接供熱裝置；密封蓋上的抽氣孔連接冷凝桶的頂部，管道上裝有壓力表、電動閥和真空泵，冷凝桶的外壁上纏繞有銅管，銅管與制冷裝置相接；所述的電動閥、溫度傳感器、單向變量液壓泵、供熱裝置、電動閥和真空泵、制冷裝置均連接PC機。

進一步地，所述的內套由左瓣套和右瓣套密封相接組成，相接的分界面與內套的中心軸的夾角為銳角。

進一步地，密封蓋上的進料孔處通過管道連接用于手動消除主體部分的內外壓力差的第二手動閥。

制備納米層狀復合材料的方法采用的技術方案是包括以下步驟：

步驟一：將納米粉末溶液經電動閥、進料口流入內套中，關閉電動閥；

步驟二：PC機控制單向變量液壓泵開啟，液氮箱中的液氮經進口、螺旋槽流至出口，再流回液氮箱中；內套內的納米粉末溶液凍結，得到第一層納米溶液凍體；

步驟三：重復上述步驟一和步驟二，將多種納米粉末溶液分次經電動閥、進料口流入內套中，得到層狀堆疊的多層納米溶液凍體；

步驟四：PC機控制電動閥和真空泵同時開啟，對內套的內腔抽真空，待壓力表檢測到壓力信號降至設定的真空壓力后關閉電動閥和真空泵，PC機控制供熱裝置和單向變量液壓泵協同工作，使內套中的多層納米溶液凍體的溫度上升至冰點溫度，內套中多層納米溶液凍體升華，升華的氣體經抽氣孔進入冷凝桶中，待溶液凍體完全升華后關閉控制供熱裝置和單向變量液壓泵；

步驟五：PC機控制開啟制冷裝置開啟，將涌入冷凝桶的已升華氣體冷凝成液體；取出內套中的塊狀體，將塊狀體燒結即得。

相較于現有技術，本發明提供的技術方案具備以下有益效果：