一种基于碳泡沫的夹层结构及其制备方法和维修方法技术

本发明专利技术公布一种基于碳泡沫的夹层结构及其制备方法和维修方法。所述夹层结构包括碳泡沫夹心和面板，所述碳泡沫夹心由树脂基、煤基、沥青基碳泡沫中的一种或几种构成，所述碳泡沫夹心同时具有热电传导性质可剪裁、模量大、强度高、抗冲击、加工性好、物化性能稳定、阻燃、无毒、防潮、吸波、可复合多种功能材料等优点，根据需求搭配不同材料构成的所述面板，形成在不同环境下，重点功能有所突出的、综合性能优越的夹层结构，可广泛应用于航空航天、汽车船舶、复合材料制造、建筑、安全防护等军用和民用领域。域。域。

【技术实现步骤摘要】
一种基于碳泡沫的夹层结构及其制备方法和维修方法


[0001]本专利技术涉及复合材料
，尤其涉及一种应用于环境复杂、力学和热学性能要求高的轻质夹层结构，具体涉及一种基于碳泡沫的夹层结构及其制备方法和维修方法。

技术介绍

[0002]夹层结构因其比刚度大、稳定性好、工艺性好等特点在许多领域都得到了广泛应用。随着科技不断进步，对夹层结构性能的要求越来越高，其发展方向主要表现在：1)提高夹层结构的压缩、弯曲承载效率；2)使夹层结构具有吸波、隔热、导热、导电等多种功能，实现结构
‑
功能一体化；3)提高夹层结构在高温、潮湿、侵蚀、冲击、振动等复杂环境中的生存能力，增加其寿命和可靠性；4)改善夹层结构的可修理性，实现低成本修理。而所有这些性能都有耐于芯材性能的提高和结构设计技术的进步。
[0003]目前夹层结构的新材种类繁多，但仍未有一种材料可以实现上述全部要求，需要寻找创新的材料。调查发现，近20年来，树脂基、煤基和沥青基碳泡沫为代表的新型泡沫成为轻质多功能结构材料和应用开发研究方面的热点之一。其中，树脂基碳泡沫密度与热导率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于碳泡沫的夹层结构，其特征在于，所述夹层结构包括碳泡沫夹芯(1)和面板(2)；其中，碳泡沫夹芯(1)具有相反的第一表面和第二表面，所述第一表面和第二表面上分别覆盖有面板(2)；所述碳泡沫夹芯(1)由树脂基、煤基和沥青基碳泡沫中的一种或几种组合构成，或者是由不同孔隙率同种碳泡沫组合构成；所述面板(2)采用多种材料，所述材料包括树脂、陶瓷和金属中的一种或几种混合材料，及其纤维增强材料，纤维包括碳纤维、硼纤维、聚乙烯纤维、芳族聚酰胺纤维、石英纤维、陶瓷纤维、金属纤维和/或天然纤维，并且所述纤维由任何织造织物制成，例如平纹织物、斜纹织物、缎纹织物、短纤展开织物或无卷曲织物(NCF)或单向织物或其任何组合及任何铺层。2.根据权利要求1所述的夹层结构，其特征在于，所述碳泡沫夹芯(1)厚度为1
‑
200mm，所述面板(2)厚度为0.1
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20mm。3.根据权利要求1所述的夹层结构，其特征在于，所述碳泡沫夹芯(1)采用树脂基碳泡沫时，其性能为：密度0.10～0.25g/cm3，杨氏模量100～250MPa，压缩强度0.10～1MPa；树脂基碳泡沫常温热导率低于0.05W/(m
·
K)，在碳泡沫骨架中沉积碳气凝胶后，常温热导率低于0.03W/(m
·
K)。4.根据权利要求1所述的夹层结构，其特征在于，所述碳泡沫夹芯(1)采用煤基碳泡沫时，其性能为：密度0.20～0.80g/cm3，杨氏模量1000～3000MPa，压缩强度8～15MPa；热导率和电导率能够剪裁，对煤基碳泡沫进行炭化处理，其室温热导率0.15～0.2W/(m
·
K)，电导率低至4.25
×
103s/m，骨架沉浸碳气凝胶后热导率低至0.08W/(m
·
K)，对煤基碳泡沫进行石墨化处理，其室温热导率达50W/(m
·
K)，电导率高至2.60
×
104s/m；冲击韧性在0.0306～0.0368J/cm2之间；吸声系数0.1～0.5；热膨胀系数6.41ppm/K。5.根据权利要求1所述的夹层结构，其特征在于，所述碳泡沫夹芯(1)采用沥青基碳泡沫时，其性能为：密度0.40～0.60g/cm3，杨氏模量800
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1500MPa，压缩强度1.5～4MPa；热导率最高达150W/(m
·
K)。6.制备如权利要求1
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5中任一项所述的基于碳泡沫的夹层结构的方法，其特征在于，包括基于碳泡沫的夹层结构的设计方法，所述设计方法包括以下步骤：步骤11，所述碳泡沫夹芯(1)初步选材，根据所述夹层结构的承载、传热、导电、吸波、防火、抗冲击等功能需求，初步确定碳泡沫材料种类，根据使用环境温度高低，确定是否需要抗氧化处理以及采用哪一种抗氧化处理工艺；步骤12，面板...

【专利技术属性】
技术研发人员：程小全，庄淇凯，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
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