[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

本發明公開了復合材料，為一種金屬與金屬和/或非金屬的復合材料，所述復合材料具有至少一層若干六邊形和/或泰森多邊形結構組成的層；當具有兩層以上若干六邊形和/或泰森多邊形結構組成的層時，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。本發明通過構建大量界面的同時又具有互相約束的復合材料結構，使得所述復合材料具有較強的抗沖擊能力，能夠實現面向高抗沖擊場合的復合材料應用。

技術領域

本發明屬于復合材料及其制備和應用領域，具體涉及一種具有高抗沖擊的復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

隨著技術的發展，單一材料結構性能已經無法滿足現代技術發展的需要，特別是極端環境下的服役要求。通常情況下，陶瓷材料具有鮮明的耐高溫和高強度特性，但是作為脆性材料，無法忽視服役過程的碎裂問題。非金屬高分子材料，通常不具備金屬所具有的強度。但是，對于單一材料，通過組織性能改善繼續提升其強度與韌性等綜合機械性能空間已經不大。

目前，通過在單一材料中添加納米顆粒、各類尺寸纖維、連續纖維等材料制備成復合材料，能夠有效提升強度、剛度等機械性能。也有通過構建蜂窩結構，拓撲優化結構實現輕量化設計與結構性能增強。但是，整體來說，針對極端沖擊服役環境下，對材料結構與耐沖擊性能提出更高的要求，不僅是承載性能，同時又要充分考慮能量吸收性能。

目前情況下，常見的復合材料結構與性能還尚不能滿足更高的極端沖擊服役環境要求。強度與沖擊韌性同步提升遇到瓶頸。

發明內容

為了改善上述技術問題，本發明提供了一種具有高抗沖擊的復合材料及其制備方法和應用，所述復合材料為金屬—非金屬/金屬的復合材料，所述復合材料中構建了大量界面，同時又具有互相約束的金屬—非金屬/金屬結構，能夠使得所述復合材料在遭受沖擊時，首先由金屬骨架的彈塑性變形吸收沖擊能量，再通過界面之間(即空隙處)的形變、滑移等微觀過程實現對沖擊能量的進一步吸收，從而使得所述復合材料具有較強的抗沖擊能力，能夠實現面向高抗沖擊場合的復合材料應用。

本發明的技術方案是：

一種復合材料，為一種金屬與金屬和/或非金屬的復合材料，所述復合材料具有至少一層若干六邊形和/或泰森多邊形結構組成的層；

當具有兩層以上若干六邊形和/或泰森多邊形結構組成的層時，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。

進一步地，所述柱子具有相同的高度，所述柱子的直徑可以相同，可以不同。

進一步地，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。

進一步地，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。

進一步地，所述六邊形和/或泰森多邊形結構的外表面連接有柱子，所述柱子的材質為第一金屬材料，即層與層之間的六邊形和/或泰森多邊形結構通過所述柱子連接，通過層與層之間堆疊，形成所述復合材料。

進一步地，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。

優選地，所述復合材料中，六邊形和/或泰森多邊形結構內填充第一金屬材料，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，填充非金屬材料；或者，