The invention discloses a bionic composite material and a preparation method thereof. The biomimetic composite material includes alternately arranged sinusoidal fiber resin layer and spiral fiber resin layer, the sinusoidal fiber resin layer and the spiral fiber resin layer are gradually connected with the sinusoidal curvature radius; the sinusoidal fiber resin layer is formed by laying the fiber resin layer in the shape of a sinusoidal curve, and the spiral fiber resin layer is laid by the fiber resin layer at each time. The fibre resin layer is formed by infiltrating the fibre through the resin. The invention draws lessons from the structure and function enlightenment of the anti-impact fiber of the Mantis shrimp's paddle bar, realizes the mutual coupling and synergistic effect of different fiber structures, improves the performance of the laminated composite material, and solves the shortcomings of the commonly used laminated fiber composite material, such as the single laminated structure and the difficulty in improving the anti-impact performance.
【技术实现步骤摘要】
一种仿生复合材料及其制备方法
本专利技术涉及功能复合材料制备
,尤其涉及一种仿生复合材料及其制备方法。
技术介绍
随着现代工程技术的不断发展,航空、航天、汽车、轨道交通等领域对于工程材料的要求不断提升。现代工程
往往要求材料在拥有良好力学性能的前提下具有相对较轻的质量,以减少相应的能源消耗。而在满足轻量化的同时往往还需要保证工程部件的可靠性,而冲击损伤作为一种工程领域中较为常见的材料破坏方式,常常会导致材料失效,严重的影响了机械零部件及相关仪器的稳定运行与正常工作。因此如何在满足材料具有良好抗冲击性能的前提下实现轻量化,是当前工程领域中函待解决的难题。自然界中具有诸多具有轻质、高强、抗冲击性能的生物为轻质、高强抗冲击材料的设计提供了思路。雀尾螳螂虾的鳌棒能够击穿较为坚韧的贝壳材料,其攻击猎物时的冲击力甚至可以达到60千克,攻击速度达到80千米每小时。螳螂虾的武器在具有较轻质量同时兼具耐冲击的性能,大约在敲击5万次才会发生损坏。其内部结构主要由冲击区、周期区组成;冲击区是由矿化的甲壳素纤维经正弦排列形成,其主要作用是均化应力,防止材料因局部应力、应变过大所导致的失效;冲击区下方是由矿化甲壳素纤维经螺旋状排列所组成的周期区,其主要起到耗散冲击能量保证材料韧性的目的。生物这种通过不同结构相互耦合、协同作用来达到优异材料性能的办法,为实现工程材料领域中轻质、高强、抗冲击的要求提供了较为良好的思路。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足,本专利技术的目的在于提供一种仿生复合材料及其制备方法,旨在解决现有普遍使用的层状纤维复合材料的铺层结构单一、抗冲击性能提升 ...
【技术保护点】
1.一种仿生复合材料,其特征在于,包括交替设置的正弦纤维树脂层和螺旋纤维树脂层,所述正弦纤维树脂层与螺旋纤维树脂层之间为正弦曲率半径渐增式过渡联接;所述正弦纤维树脂层由纤维树脂层按正弦曲线的形状多层铺排而成,所述螺旋纤维树脂层由纤维树脂层按照每次铺敷时较上一层转过相等角度,最终转过180°为一个周期,循环铺敷若干个周期而成,所述纤维树脂层由纤维经树脂浸润而成。
【技术特征摘要】
1.一种仿生复合材料,其特征在于,包括交替设置的正弦纤维树脂层和螺旋纤维树脂层,所述正弦纤维树脂层与螺旋纤维树脂层之间为正弦曲率半径渐增式过渡联接;所述正弦纤维树脂层由纤维树脂层按正弦曲线的形状多层铺排而成,所述螺旋纤维树脂层由纤维树脂层按照每次铺敷时较上一层转过相等角度,最终转过180°为一个周期,循环铺敷若干个周期而成,所述纤维树脂层由纤维经树脂浸润而成。2.根据权利要求1所述的仿生复合材料,其特征在于,所述正弦纤维树脂层在靠近螺旋纤维树脂层时,通过改变正弦纤维树脂层的周期和振幅使正弦纤维树脂层铺排逐渐趋于平缓,过渡至螺旋纤维树脂层。3.根据权利要求1所述的仿生复合材料,其特征在于,所述仿生复合材料中,所述纤维的重量百分比含量为40%~70%。4.根据权利要求1所述的仿生复合材料,其特征在于,所述螺旋纤维树脂层的厚度为1.8~30mm,铺层转角为10°~60°,铺敷周期为1~6。5.根据权利要求1所述的仿生复合材料,其特征在于,所述正弦纤维树脂层的厚度为3~30mm。6.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员:韩志武,张斌杰,韩奇钢,李玉姣,秦汉林,孙延标,王佳慧,石绍迁,
申请(专利权)人:吉林大学,
类型:发明
国别省市:吉林,22
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