[發明專利]一種納米孔樹脂基復合材料微納結構的多級映射重構方法

有效

• 申請號: 202110946727.9
• 申請日: 2021-08-18
• 公開（公告）號: CN113640326B
• 公開（公告）日: 2023-10-10
• 發明（設計）人: 龍東輝;牛波;張亞運;江真;曹宇;張鴻宇;竇怡彬;劉陸廣;許斌;任志毅
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: G01N23/046
• 分類號: G01N23/046;G01N23/2251;G06T17/00;G06T3/00;G06T5/00;G06T7/136
• 代理公司: 上?？剖⒅R產權代理有限公司 31225
• 代理人: 蔣亮珠

1.一種納米孔樹脂基復合材料微納結構的多級映射重構方法，所述的復合材料包括納米樹脂基體和纖維增強體，其特征在于，該方法包括以下步驟：

S1：獲取復合材料的二維CT切片，通過數值化處理獲得纖維增強體結構的二維切片，并將二維切片疊加為纖維三維結構；

S2：基于纖維中心線的識別和纖維構造，精確獲得復合材料細觀尺度的三維纖維結構；

S3：獲取樹脂基體二維掃描電子顯微鏡圖片，并進行數值化處理，然后將處理后的微觀形貌特征信息映射為三維結構信息數值集合；

S4：根據步驟S3獲得的數值集合，以建立的細觀尺度的三維纖維結構為框架，在三維纖維結構空隙處構建樹脂基體，從而實現構建納米孔樹脂基復合材料微納結構的多級映射重構。

2.根據權利要求1所述的一種納米孔樹脂基復合材料微納結構的多級映射重構方法，其特征在于，步驟S1的具體步驟包括：

(1)將納米孔樹脂基復合材料加工成塊體，用于Micro/Nano-CT的測試；

(2)利用Micro/Nano-CT技術對復合材料進行掃描，獲得復合材料切片圖像；

(3)使用Mimics軟件，通過閾值分割去除樹脂基體，獲得纖維結構的二維CT切片；

(4)基于纖維結構二維CT切片的數值化結果對纖維表面進行濾波降噪和閾值分割處理，并疊加為纖維三維結構。

3.根據權利要求2所述的一種納米孔樹脂基復合材料微納結構的多級映射重構方法，其特征在于，所述切片圖像的數量為400～3000張。

4.根據權利要求2所述的一種納米孔樹脂基復合材料微納結構的多級映射重構方法，其特征在于，所述切片圖像的分辨率為0.5～10μm。

5.根據權利要求2所述的一種納米孔樹脂基復合材料微納結構的多級映射重構方法，其特征在于，所述切片圖像的厚度為0.5～2μm。

6.根據權利要求1所述的一種納米孔樹脂基復合材料微納結構的多級映射重構方法，其特征在于，步驟S2的具體步驟包括：

(1)基于MATLAB軟件對纖維三維結構進行數值化處理，通過機器學習方法識別每根纖維的中軸線，映射出纖維中軸線分布模型；

(2)基于MATLAB軟件將每根纖維中軸線數值構造為表面無缺陷的光滑纖維，建立無交叉、無粘連的三維纖維結構，從而精確獲得納米孔樹脂基復合材料細觀尺度的三維纖維結構。

7.根據權利要求1所述的一種納米孔樹脂基復合材料微納結構的多級映射重構方法，其特征在于，步驟S3的具體步驟包括：

(1)通過掃描電子顯微鏡獲取納米孔樹脂基復合材料中納米樹脂基體的二維SEM圖片；

(2)基于MATLAB軟件對獲得的二維圖像進行濾波降噪和閾值分割處理；

(3)然后將處理后的微觀形貌特征信息映射到重建算法，精確建立納米樹脂基體的三維結構信息數值集合。

8.根據權利要求7所述的一種納米孔樹脂基復合材料微納結構的多級映射重構方法，其特征在于，所述掃描電子顯微鏡照片的張數為100～800張，放大倍數為5000～30000倍。

9.根據權利要求1所述的一種納米孔樹脂基復合材料微納結構的多級映射重構方法，其特征在于，所述納米樹脂基體的分子量為800-1200。

10.根據權利要求1所述的一種納米孔樹脂基復合材料微納結構的多級映射重構方法，其特征在于，所述納米孔樹脂基復合材料包括20wt.％～80wt.％納米樹脂基體和余量的纖維增強體。