[發明專利]一種高比吸能的仿生復合材料結構和制造方法

在審

• 申請號: 202010824885.2
• 申請日: 2020-08-17
• 公開（公告）號: CN112032233A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 段玉崗;張通;張紹磊;鄧昕
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F16F7/00
• 分類號: F16F7/00;B29C70/44;B60R19/18
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賀建斌

1.一種高比吸能的仿生復合材料結構，其特征在于：包括正六邊形外管(1)、正六邊形內管(2)、肋板(3)和圓管(4)，正六邊形外管(1)和正六邊形內管(2)通過肋板(3)連接，正六邊形外管(1)、正六邊形內管(2)的頂點連接處采用圓管(4)的結構形式，整體形成致密的蜘蛛網結構。

2.根據權利要求1一種高比吸能的仿生復合材料結構，其特征在于：所述的正六邊形外管(1)、正六邊形內管(2)、肋板(3)和圓管(4)采用同種纖維增強樹脂基復合材料，或采用不同種纖維增強樹脂基復合材料。

3.根據權利要求1一種高比吸能的仿生復合材料結構，其特征在于：所述的仿生復合材料結構的橫截面構型的幾何尺寸符合下述公式：

L₁＝2L₂＝2L，L＞D

其中L₁為正六邊形外管(1)邊上兩圓管(4)的中心距離，L₂為正六邊形內管(2)邊上兩圓管(4)的中心距離，L為肋板(3)上兩圓管(4)的中心距離，D為圓管4直徑。

4.根據權利要求1一種高比吸能的仿生復合材料結構，其特征在于：所述的仿生復合材料結構的高度H根據實際吸能要求選擇。

5.根據權利要求1所述的一種高比吸能的仿生復合材料結構的制造方法，其特征在于：利用組合模具以及真空袋成型工藝制備，具體為，首先利用3D打印技術或機械加工方式進行模具制造，按照預先設計對碳纖維預浸帶進行裁剪，得到不同角度待纏繞的碳纖維預浸帶；然后將碳纖維預浸帶纏繞至模具表面，再將所有纏繞好碳纖維預浸帶的模具進行合模，采用真空袋成型工藝進行固化，對固化后的制品脫模即得到高比吸能的仿生復合材料結構。

6.根據權利要求5根據權利要求1所述的一種高比吸能的仿生復合材料結構的制造方法，其特征在于：所述的影響仿生復合材料結構吸能效果的結構特征參數為：碳纖維預浸料的鋪放角度；碳纖維預浸料的層數，即仿生復合材料結構的厚度；正六邊形內管(2)邊上兩圓管(4)的中心距離以及圓管(4)直徑。

7.根據權利要求5根據權利要求1所述的一種高比吸能的仿生復合材料結構的制造方法，其特征在于：所述的真空袋成型工藝，從室溫以0.5-1℃/min的升溫速率升溫至80℃保溫60min，再以0.5-1℃/min升溫至120℃，在120℃條件下保溫90min，自然降溫至室溫脫模，固化過程中真空壓力不小于0.8bar。

8.根據權利要求5根據權利要求1所述的一種高比吸能的仿生復合材料結構的制造方法，其特征在于：所述的纏繞是將不同角度的纖維增強預浸帶逐層周向數圈連續包裹在不同形狀的模具外表面。

9.根據權利要求5根據權利要求1所述的一種高比吸能的仿生復合材料結構的制造方法，其特征在于：所述的纖維預浸帶為碳纖維增強復合材料(CFRP)、玻璃纖維增強復合材料(GFRP)、芳綸纖維增強復合材料(AFRP)、玄武巖纖維增強復合材料(BFRP)以及混雜纖維增強復合材料(HFRP)系列纖維增強復合材料。