[發明專利]一種具有高抗沖擊的復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110264685.0
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN113103676B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 林紫雄;林文雄;黃見洪;張政;張國校
• 申請（專利權）人: 中國科學院福建物質結構研究所
• 主分類號: B32B1/06
• 分類號: B32B1/06;B32B7/08;B32B3/14;B32B15/092;B32B27/38;B32B33/00;B22F3/105;B22F10/28;B33Y10/00;B33Y80/00
• 代理公司: 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 劉元霞

1.一種復合材料，其特征在于，所述復合材料具有兩層以上若干六邊形和/或泰森多邊形結構組成的層，每層內部均具有若干六邊形和/或泰森多邊形結構；

所述六邊形和/或泰森多邊形結構的外表面連接有柱子，各層之間的六邊形和/或泰森多邊形結構通過柱子連接；所述柱子的材質為第一金屬材料；

所述六邊形和/或泰森多邊形結構內部填充第一金屬材料；

所述六邊形和/或泰森多邊形結構之間通過第二金屬材料和/或非金屬材料連接；

相鄰的柱子之間，即若干六邊形和/或泰森多邊形結構之間、層與層之間的空隙部分，填充第二金屬材料和/或非金屬材料；

所述第一金屬材料為鈦合金TC4、高氮鋼、高強鋼、工具鋼、鎢鋼、合金鋼中的至少一種高強金屬材料；

所述第二金屬材料選自純鈦、不銹鋼、錫、鋁中的至少一種。

2.根據權利要求1所述的復合材料，其特征在于，所述六邊形和/或泰森多邊形結構含有邊框，所述邊框為第二金屬材料和/或非金屬材料。

3.根據權利要求1所述的復合材料，其特征在于，所述柱子具有相同的高度，所述柱子的直徑相同或者不同。

4.根據權利要求1所述的復合材料，其特征在于，相鄰層與層之間，上下相對的六邊形或泰森多邊形結構的邊框錯開不重合。

5.根據權利要求1-4任一項所述的復合材料，其特征在于，所述非金屬材料選自聚脲、聚氨酯、熱塑性樹脂、熱固化高分子中的至少一種。

6.根據權利要求5所述的復合材料，其特征在于，所述熱塑性樹脂為聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚酮(PEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚丙烯(PP)、聚醚酰亞胺(PEI)中的至少一種。

7.根據權利要求5所述的復合材料，其特征在于，所述熱固化高分子為環氧樹脂、聚雙馬來酰亞胺、聚酰亞胺、聚酯、酚醛樹脂中的至少一種。

8.根據權利要求1-4任一項所述的復合材料，其特征在于，所述復合材料中，第一金屬材料的總體積占比為70～99vol％。

9.根據權利要求1-4任一項所述的復合材料，其特征在于，所述復合材料中，第一金屬材料和第二金屬材料的總體積占比為70～99vol％。

10.權利要求1-9任一項所述的復合材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)制備若干六邊形和/或泰森多邊形結構形成的層的數字三維模型；

(2)在步驟(1)的數字三維模型的若干六邊形和/或泰森多邊形結構的外層制備柱子，得到含有柱子的單層數字三維模型；

(3)將步驟(2)中的含有柱子的單層數字三維模型層層堆積，形成堆疊的數字三維模型；

(4)將步驟(3)中的數字三維模型制備成包括若干六邊形和/或泰森多邊形結構的三維金屬骨架；

(5)采用第一金屬材料填充所述三維金屬骨架內部，采用第二金屬材料和/或非金屬材料填充所述三維金屬骨架的空隙處，制備得到所述復合材料。

11.根據權利要求10所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，均在若干六邊形和/或泰森多邊形結構的外層的同一側制備柱子。

12.根據權利要求10所述的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，采用金屬激光選區熔融(SLM)增材制造的方法，制備出包括若干六邊形和/或泰森多邊形結構的三維金屬骨架。

13.根據權利要求10所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)具體包括如下步驟：

①通過算法由隨機點生成泰森多邊形，并將六邊形和/或泰森多邊形的邊框生成一定厚度w，并輸出二維矢量圖；

②將二維矢量圖通過三維建模軟件生成單層六邊形和/或泰森多邊形結構的三維模型。