具有高抗冲击性能的仿生纤维增强复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了具有高抗冲击性能的仿生纤维增强复合材料及其制备方法，所述组合仿生的纤维复合材料由均为仿生纤维树脂层的正向螺旋纤维树脂层和反向螺旋纤维树脂层依次按照一定的比例交替铺叠后加压加热固化而成；所述正向螺旋纤维树脂层和反向螺旋纤维树脂层非同轴设置，且均沿各自中心轴线按周期均匀旋转叠置，所述仿生纤维树脂层由结构仿生的纤维材料经树脂浸润而成；所述仿生纤维树脂层包括仿蝎子螯结构纤维树脂层、仿螳螂虾颚足结构纤维树脂层以及仿小尾寒羊角鞘体和野鸡羽毛组合结构的纤维树脂层；本发明专利技术通过对纤维材料结构和铺层方式进行组合仿生，有效提高了纤维复合材料的抗冲击性能及层间韧性。

【技术实现步骤摘要】
具有高抗冲击性能的仿生纤维增强复合材料及其制备方法
本专利技术属于机械工程领域中的复合材料
，具体涉及具有高抗冲击性能的仿生纤维增强复合材料及其制备方法。
技术介绍
随着航空航天技术、汽车领域以及轨道交通的发展，对轻质、高效材料的要求越来越高。纤维增强复合材料具有质量轻、力学性能好的特点，在现代工程
的应用越来越广泛。由于传统的纤维增强复合材料的编织方式和单一的铺层方式，相较于金属材料，其在厚度方向的抗冲击性能没有得以提升，且其层间韧性较差。而飞机、高铁等高速运行的交通工具往往面临着冲击损伤的威胁，因此，如何使复合材料满足抗冲击性能的前提下，实现轻量化是工程材料轻量化设计面临的问题。科研人员在仿生学研究过程中发现自然界一些生物的结构具有防撞、抗冲击等特殊性能，其中包括：竹纤维双螺旋缠绕结构具有抗拉伸、压缩变形性能；蝎子螯的角质层的正弦结构具有抗冲击的性能；螳螂虾颚足甲壳素纤维的正向正弦和负向正弦交替排列的结构使得螳螂虾颚足具有均化应力以及耗散冲击能量的作用；小尾寒羊角鞘体凸包结构能有效防止小尾本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.具有高抗冲击性能的仿生纤维增强复合材料，其特征在于：/n由均为仿生纤维树脂层的正向螺旋纤维树脂层和反向螺旋纤维树脂层依次交替铺叠后加压加热固化而成；/n所述正向螺旋纤维树脂层和反向螺旋纤维树脂层非同轴设置，且均沿各自中心轴线按周期均匀旋转叠置，/n所述仿生纤维树脂层由结构仿生的纤维材料浸润改性后的树脂而成，其中，所述结构仿生的纤维材料由形状为正弦曲线的正弦纤维与直纤维组成。/n

【技术特征摘要】
1.具有高抗冲击性能的仿生纤维增强复合材料，其特征在于：
由均为仿生纤维树脂层的正向螺旋纤维树脂层和反向螺旋纤维树脂层依次交替铺叠后加压加热固化而成；
所述正向螺旋纤维树脂层和反向螺旋纤维树脂层非同轴设置，且均沿各自中心轴线按周期均匀旋转叠置，
所述仿生纤维树脂层由结构仿生的纤维材料浸润改性后的树脂而成，其中，所述结构仿生的纤维材料由形状为正弦曲线的正弦纤维与直纤维组成。


2.如权利要求1所述具有高抗冲击性能的仿生纤维增强复合材料，其特征在于：
所述改性后的树脂由聚苯硫醚树脂、增强剂和二氧化硅粒子混合而成。


3.如权利要求1所述具有高抗冲击性能的仿生纤维增强复合材料，其特征在于：
所述正向螺旋纤维树脂层和反向螺旋纤维树脂层为同一种仿生纤维树脂层或分别为两种不同的仿生纤维树脂层。


4.如权利要求1所述具有高抗冲击性能的仿生纤维增强复合材料，其特征在于：
所述结构仿生的纤维材料为仿蝎子螯结构纤维材料，由单向正弦纤维与直纤维组成；
所述单向正弦纤维由三层振幅方向相同的正弦纤维组成，每层正弦纤维均垂直于其振荡方向排列；
所述直纤维为包覆在单向正弦纤维外侧的直纤维，所述直纤维垂直于单向正弦纤维的振荡方向铺排，并包覆在每层正弦纤维的外侧。


5.如权利要求1所述具有高抗冲击性能的仿生纤维增强复合材料，其特征在于：
所述结构仿生的纤维材料为仿螳螂虾颚足结构纤维材料，由双向正弦纤维和双向直纤维组成；
所述双向正弦纤维由两组振幅方向相反的正弦纤维组成，且两组正弦纤维依次相互交叉地垂直于振荡方向排列；
所述双向直纤维为包覆在双向正弦纤维外侧的直纤维，所述直纤维垂直于双向正弦纤维的振荡方向铺排，并包覆在每层正弦纤维的外侧。


6.如权利要求1所述具有高抗冲击性能的仿生纤维增强复合材料，其特征在于：
所述结构仿生的纤维材料为仿小尾寒羊角鞘体和野鸡羽毛组合结构的纤维材料，由凸包纤维、十字正弦纤维和垂直凸包短纤维组成；
所述十字正弦纤维...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩奇钢，邵若伟，韩志武，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22