一种三维纳米孔道结构的轻质高强薄形板材制造技术

一种三维纳米孔道结构的轻质高强薄形板材，属于碳纤维材料技术领域，包括上板面、下板面、夹芯层，上板面与下板面之间设置夹芯层，夹芯层中心左中右三处沿着板材长度方向等间距的排列设置中心球，中心球上下两侧均连接一支杆，支杆另一端固定连接在上板面与下板面内侧壁，夹芯层内紧挨排列设置碳纤维外膜，碳纤维外膜内紧挨布满设置碳纤维球。通过在上下板面之间设置左中右三排中心球与支杆来连接上下板面，使得上下板面之间可以通过物体结构进行紧固连接，进而提高板材的紧实度；通过设置夹芯层，在夹芯层内设置管状的碳纤维外模以及球状的碳纤维球，可以利用圆弧的特性将压力分散缓冲，进而提升板材的抗压性能。进而提升板材的抗压性能。进而提升板材的抗压性能。

【技术实现步骤摘要】
一种三维纳米孔道结构的轻质高强薄形板材


[0001]本技术涉及碳纤维材料
，更具体的，涉及一种三维纳米孔道结构的轻质高强薄形板材。

技术介绍

[0002]碳纤维复合材料具有轻质、高强度、高刚度、优良的减震性、耐疲劳和耐腐蚀等优异性能，近年来广泛应用于高端制造领域；随着近年来我国碳纤维产业的快速发展，基于碳纤维复合材料的基础下又研发出各种具备更高性能的碳纤维结构材料，其中最为代表的便是三维纳米孔道结构的碳纤维复合材料。
[0003]目前碳纤维复合材料在板材生产领域应用广泛，例如一种波纹点阵碳纤维夹层板（专利号：ZL201620517984.5）包括上层面板和下层面板，粘结在上层面板和下层面板之间的夹层；上层面板和下层面板为正交方向的碳纤维通过预浸料的形式热压成型；夹层为编织成网状的碳纤维波纹板切割条通过预浸料的形式热压成型。本技术提供的波纹点阵碳纤维夹层板，结构设计合理，比强度，比刚度高，剪切强度大，采用点阵夹层设计成型，拥有点阵结构的相应优点，结构开放，易于埋置小型元器件和功能材料等部件，实用性强。
[0004]现有的点阵式碳纤维夹层板虽然发挥出碳纤维刚度高、剪切强度大的特点，但是碳纤维夹层在于上下面板之间的粘接上并不能达到完全贴合粘接，使得碳纤维夹层与上下面板间粘接的牢固性得不到保证；另外，点阵式碳纤维夹层在面板整体受到压力时，可以起到一定的抗压增强效果，当面板受到局部压力时并不能够保证任何一个部位的应力被有效的分散缓冲掉，因此将三维纳米孔道结构的夹芯层导入面板内来解决上述问题。
技术内容
[0005]本技术旨在解决，现有的点阵式碳纤维夹层板虽然发挥出碳纤维刚度高、剪切强度大的特点，但是碳纤维夹层在于上下面板之间的粘接上并不能达到完全贴合粘接，使得碳纤维夹层与上下面板间粘接的牢固性得不到保证；另外，点阵式碳纤维夹层在面板整体受到压力时，可以起到一定的抗压增强效果，当面板受到局部压力时并不能够保证任何一个部位的应力被有效的分散缓冲掉。
[0006]为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种三维纳米孔道结构的轻质高强薄形板材，包括上板面、下板面、夹芯层，所述上板面与下板面之间设置夹芯层，所述夹芯层中心左中右三处沿着板材长度方向等间距的排列设置中心球，所述中心球上下两侧均连接一支杆，所述支杆另一端固定连接在上板面与下板面内侧壁，所述夹芯层内紧挨排列设置碳纤维外膜，所述碳纤维外膜内紧挨布满设置碳纤维球。工作原理是：首先，在中心球与支杆的连接作用下，将上板面与下板面紧固连接起来，夹芯层填充上板面与下板面起到整体成型固化的作用，使得整个板材紧固结实；其次，当板材表面受到大面积或局部的挤压力时，碳纤维外膜内的碳纤维球可以利用球面的特性将挤压力进行分散缓冲，避免局部应力对板材造成损坏，最终实现板材抗压性能提高的作用。
[0007]进一步优选方案：所述上板面与下板面内侧壁固定开设一向板面外侧内凹的弧形槽。通过设置弧形槽，可以增加上板面、下板面与夹芯层的接触面积，进而提升夹芯层与上下板面之间的粘接性。
[0008]进一步优选方案：所述碳纤维外膜呈内部中空的长圆形管状，碳纤维外膜的管长与上板面长度相同，相邻两碳纤维外膜之间留有空隙设置等长的孔道。通过设置长圆管状的碳纤维外膜，可以利用圆弧面的特性将受到的压力分散缓冲掉，避免板材内部受到集中应力，同时可以利用孔道来减轻板材内部的重量。
[0009]进一步优选方案：所述夹芯层中心轴面固定设置一层碳纤维壁，碳纤维壁长宽尺寸与上板面长宽尺寸相同。通过设置一层碳纤维壁将夹芯层分为上下对称的两部分，可以防止碳纤维膜受到压力后因圆弧易滑滚的特性导致错位而影响其抗压性能。
[0010]本技术提供了一种三维纳米孔道结构的轻质高强薄形板材，具有以下有益效果：
[0011]1、本技术通过在上下板面之间设置左中右三排中心球与支杆来连接上下板面，使得上下板面之间可以通过物体结构进行紧固连接，进而提高板材的紧实度；通过设置弧形槽，可以增加上板面、下板面与夹芯层的接触面积，进而提升夹芯层与上下板面之间的粘接性。
[0012]2、本技术优点在于通过设置夹芯层，在夹芯层内设置管状的碳纤维外模以及球状的碳纤维球，可以利用圆弧的特性将压力分散缓冲，进而提升板材的抗压性能；通过设置一层碳纤维壁将夹芯层分为上下对称的两部分，可以防止碳纤维膜受到压力后因圆弧易滑滚的特性导致错位而影响其抗压性能。
附图说明
[0013]图1为本技术宽度方向纵向剖视结构示意图。
[0014]图2为本技术长度方向纵向剖视结构示意图。
[0015]图1
‑
2中：1、上板面；2、下板面；3、弧形槽；4、夹芯层；5、中心球；6、支杆；7、孔道；8、碳纤维球；9、碳纤维外膜；10、碳纤维壁。
具体实施方式
[0016]下面将结合本技术实施例中的附图1
‑
2，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0017]实施例：
[0018]请参阅图1至2：
[0019]一种三维纳米孔道结构的轻质高强薄形板材，上板面1与下板面2内侧壁固定开设一向板面外侧内凹的弧形槽3，上板面1与下板面2之间设置夹芯层4，夹芯层4中心左中右三处沿着板材长度方向等间距的排列设置中心球5，中心球5上下两侧均连接一支杆6，支杆6另一端固定连接在上板面1与下板面2内侧壁，夹芯层4内紧挨排列设置内部中空的长圆形管状的碳纤维外膜9，碳纤维外膜9内紧挨布满设置碳纤维球8。
[0020]碳纤维外膜9的管长与上板面1长度相同，相邻两碳纤维外膜9之间留有空隙设置等长的孔道7。
[0021]夹芯层4中心轴面固定设置一层碳纤维壁10，碳纤维壁10长宽尺寸与上板面1长宽尺寸相同。
[0022]工作原理是：首先，在中心球5与支杆6的连接作用下，将上板面1与下板面2紧固连接起来，夹芯层4填充上板面1与下板面2起到整体成型固化的作用，使得整个板材紧固结实；其次，当板材表面受到大面积或局部的挤压力时，碳纤维外膜9内的碳纤维球8可以利用球面的特性将挤压力进行分散缓冲，避免局部应力对板材造成损坏，最终实现板材抗压性能提高的作用。
[0023]尽管已经示出和描述了本技术的实施例，对应本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本技术的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本技术的范围由所附权利要求及其等同物限定。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维纳米孔道结构的轻质高强薄形板材，包括上板面（1）、下板面（2）、夹芯层（4），其特征在于：所述上板面（1）与下板面（2）之间设置夹芯层（4），所述夹芯层（4）中心左中右三处沿着板材长度方向等间距的排列设置中心球（5），所述中心球（5）上下两侧均连接一支杆（6），所述支杆（6）另一端固定连接在上板面（1）与下板面（2）内侧壁，所述夹芯层（4）内紧挨排列设置碳纤维外膜（9），所述碳纤维外膜（9）内紧挨布满设置碳纤维球（8）。2.根据权利要求1所述的一种三维纳米孔道结构的轻质高强薄形板材，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：景徐荣，张雪姣，
申请(专利权)人：宜兴市中碳科技有限公司，
类型：新型
国别省市：