一种仿生鳞脚蜗牛复合材料结构及成形方法技术

本发明专利技术公开了一种仿生鳞脚蜗牛复合材料结构及其成形方法，是基于鳞脚蜗牛底部布满鳞片、中部柔性材料结构以及外部具有涂层结构坚硬保护壳的结构特性，该复合材料具有抵抗冲击、耐高温、高压的功能特性。本发明专利技术技术方案由外层、中间层和内层组成，并满足“硬—熔融—软”变化模式，外层承受高温、高压后会产生微裂纹，中间柔性层受热能够渗入外层层裂缝中，阻止裂纹进一步扩展，内层鳞片状结构在受到外载时能随机改变位置，延缓载荷的传递。本发明专利技术所制备的仿生鳞脚蜗牛复合材料具备抗冲击、耐高温、耐高压等优点。

Structure and forming method of biomimetic scale foot snail composite material

The invention discloses a bionic scale foot snail composite material structure and a forming method thereof, which is based on the structural characteristics of scale covered bottom of scale foot snail, flexible material structure in the middle and hard protective shell with coating structure on the outside. The composite material has the functional characteristics of impact resistance, high temperature resistance and high pressure resistance. The technical scheme of the invention is composed of an outer layer, an intermediate layer and an inner layer, and satisfies the \hard melt soft\ change mode. After the outer layer is subjected to high temperature and high pressure, micro cracks will be generated. The heating of the intermediate flexible layer can penetrate into the cracks of the outer layer, prevent the cracks from further expanding, and the inner scale structure can randomly change its position when subjected to the outer load, thus delaying the transmission of load. The bionic scale foot snail composite material prepared by the invention has the advantages of impact resistance, high temperature resistance, high pressure resistance, etc.

【技术实现步骤摘要】
一种仿生鳞脚蜗牛复合材料结构及成形方法
本专利技术涉及仿生制造领域，具体而言，涉及一种仿生鳞脚蜗牛复合材料结构及成形方法，用于复合材料耐高温、高压以及抗冲击领域。
技术介绍
鳞脚蜗牛是一种生活在深海热喷口附近的软体动物，腹足布满鳞片，具备坚硬外壳，同时外层涂覆有硫化物，中间层主要由角质、蛋白质等柔性物质组成。每一层壳体对鳞脚蜗牛都有不同的防御效果，外壳涂有硫化物表层形成一个天然的盔甲，能够有效抵御冲击载荷以及捕食者，外层在受到冲击载荷时产生微裂纹；中间柔性层对机械冲击起到缓冲作用，柔性材料迅速进入裂痕，避免裂痕进一步延展，同时能够消散热量；内层鳞甲会随载荷的增加而改变形状，对载荷起到进一步的疏散缓解作用。随着航空、航天的快速发展，对同时能够承受高温、高压、冲击载荷的材料性能与结构提出了更高的要求，这为复合材料的设计与制备提出了更苛刻的要求。如何实现既能抗高温、耐高压又能满足抗冲击的功能是目前亟需解决的问题。鳞脚蜗牛具备的三层结构、不同层表现出不同的功能，同时质量轻、硬度高、韧性好，鳞脚蜗牛各层之间相互作用，结构特性上表现出“硬—本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种仿生鳞脚蜗牛复合材料结构，其特征在于该结构包括硬质外层（1）、柔性中间层（2）和随动内层（3）；所述硬质外层（1）为三向正交结构复合材料，表层涂覆有涂层（5）；所述柔性中间层（2）为树脂基复合材料，所述树脂基体受热软化，具有一定流动性，能够进入硬质外层（1）产生的裂缝（4）中，阻止硬质外层（1）裂纹的扩展；所述随动内层（3）由一定数量多边形块状复合材料组成，所述复合材料多边形块随外载荷进行高度、位置调整，起到延缓载荷的传递的作用。/n

【技术特征摘要】
1.一种仿生鳞脚蜗牛复合材料结构，其特征在于该结构包括硬质外层（1）、柔性中间层（2）和随动内层（3）；所述硬质外层（1）为三向正交结构复合材料，表层涂覆有涂层（5）；所述柔性中间层（2）为树脂基复合材料，所述树脂基体受热软化，具有一定流动性，能够进入硬质外层（1）产生的裂缝（4）中，阻止硬质外层（1）裂纹的扩展；所述随动内层（3）由一定数量多边形块状复合材料组成，所述复合材料多边形块随外载荷进行高度、位置调整，起到延缓载荷的传递的作用。


2.一种仿生鳞脚蜗牛复合材料结构的成形方法，其特征在于，具体工艺包括如下步骤：
S1：采用柔性导向三维织造成形工艺进行硬质外层（1）预制体的织造，Z向纤维预留指定长度，所述硬质外层（1）预制体织造完成后进行基体浸渍成形，浸渍后的Z向纤维变硬，形成导向阵列，在所述导向阵列对侧硬质外层（1）的外层涂覆涂层；
S2：以步骤S1所述的导向阵列为支撑，沿预留纤维缝隙铺放纤维，进行柔性中间层（2）预制体的织造，纤维层的铺放角度、铺放方式相同或不同，纤维铺放完成后进行柔性中间层（2）的树脂基体浸渍；
S3：选取指定数量、指定形状、指定尺寸的纤维增强复合材料多边形块，对所述复合材料多边形块进行打孔，通过金属丝、纤维束中的一种或多种进行复合材料多边形块的连接，完成随动内层（3）的成形；
S4：采...

【专利技术属性】
技术研发人员：单忠德，孙正，吴晓川，张群，李志坤，战丽，
申请(专利权)人：北京机科国创轻量化科学研究院有限公司，机械科学研究总院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11