【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及复合材料结构改进的，特别是涉及一种双稳态复合材料可伸展结构及其制造方法。
技术介绍
1、由于双稳态复合材料可伸展结构具有轻便、简洁和易操作的特点，本领域技术人员进行开发研究，将此类结构广泛应用在航天、电子、消防和医用设备等重要科技领域。纵观双稳态复合材料历史发展过程来看，双稳态复合材料可伸展结构目前还是存在技术问题，例如：
2、1998年，罗拉丘柏技术有限公司申请的一种可伸展片的专利，其形状可在第一和第二状态之间变化，但是这种伸展片在伸展过程中，有一段非常不稳定的区域存在于第一和第二状态之间，这个不稳定的区域，在后续的工程使用中存在不稳定的因素，往往导致整个产品无法达到设计要求，甚至于无法使用的致命问题。
3、2017年，航天特种材料及工艺技术研究所申请的一种复合材料双稳态自伸展结构及其制造方法的专利，对于主稳态构型、次稳态构型和过渡区构型的能量形态有非常明确清晰地描述，具有行业标杆意义。该专利并没有解决复合材料双稳态自伸展结构中过渡区构型稳定性差，次稳态构型使用过程容易发生倒落现象。
4、2023年，成都兴业雷安电子有限公司申请的一种适用于野外快速收拢展开的卷筒式避雷装置的专利，该专利解决复合材料双稳态自伸展结构在使用中容易卡住和缺乏成型支撑工具的技术方案，但也没有解决复合材料双稳态自伸展结构过渡区构型的不稳技术问题。
5、综上所述，对于复合材料双稳态自伸展结构的过渡区构型的不稳定性的技术问题一直困扰本领域技术人员，同时，影响了复合材料双稳态自伸展结构在便携式设备的
技术实现思路
1、针对现有技术存在技术问题，本专利技术提供一种双稳态复合材料可伸展结构及其制造方法，该专利技术可以有效地保证双稳态复合材料可伸展结构的过渡区构型稳固性，同时实现双稳态复合材料可伸展结构产品的稳定可靠的自伸展、易卷拢、伸展高度随意调节、产品实用寿命沿长，该专利技术满足市场对复合材料双稳态自伸展结构产品高要求，应用前景更广泛。
2、为了解决现有技术存在的技术问题，本专利技术采用如下技术方案予以实施：
3、一种双稳态复合材料可伸展机构，所述双稳态复合材料为片材；所述双稳态复合材料具有伸展构型的主稳态和卷拢构型的次稳态的两种稳定构型，所述次稳态在外界激励下可自发转变主稳态时，所述双稳态复合材料具有稳固主稳态的过度构型；其中：所述片材包括基片和用于稳定过度构型的增强片；所述增强片包括第一增强片、第二增强片和复合增强片；
4、所述基片由各向弹性模量相同的第一纤维和树脂复合制成;所述第一纤维的弹性模量在25gpa~50 gpa之间；
5、所述增强片由各向弹性模量不同的第二纤维和树脂复合制成；在伸展构型时，所述第二纤维沿横轴方向的弹性模量平均值大于30gpa；且所述第二纤维沿纵轴方向的弹性模量平均值大于35gpa。
6、进一步地，所述第二纤维按照纵轴方向编织排列构成第一增强片；所述第一增强片中间编织纤维弹性模量大于其两侧的编织纤维弹性模量。
7、进一步地，所述第二纤维按照横轴方向编织排列构成第二增强片；所述第二增强片中间编织纤维弹性模量大于其两侧的编织纤维弹性模量。
8、进一步地，所述第二纤维按照纵轴方向编织排列构成第一增强片；所述第一增强片中间编织纤维弹性模量大于其两侧的编织纤维弹性模量；所述第二纤维按照横轴方向编织排列构成第二增强片；所述第二增强片中间编织纤维弹性模量大于其两侧的编织纤维弹性模量；所述第一增强片与所述第二增强片叠加构成复合增强片。
9、进一步地，所述第一增强片在纵轴方向的第二纤维以c型环为中心正态结构编织。
10、进一步地，所述第一增强片在纵轴方向的第二纤维按照中间高两端低的台阶结构编织。
11、进一步地，所述第二增强片在横轴方向的第二纤维以c型环为中心正态结构编织。
12、进一步地，所述第二增强片在横轴方向的第二纤维按照中间高两端低的台阶结构编织。
13、进一步地，所述复合增强片在纵轴方向的第二纤维编织结构与所述第一增强片的结构相同；所述复合增强片横轴方向的第二纤维编织结构与所述第二增强片的结构相同。
14、为了解决技术问题，本专利技术还采用如下技术方案：
15、一种双稳态复合材料可伸展机构制造方法，包括如下步骤：
16、按照权利要求1中弹性模量要求对第一纤维编织后与树脂复合制成基片；
17、按照权利要求1-4中弹性模量要求对第二纤维编织后与树脂复合制成用于稳定过度构型的增强片；
18、将不同数量的基片和不同数量的增强片，进行排列组合成双稳态复合材料可伸展结构的组合片材；
19、采用连续梯度模压成型的模具对复合材料片材模压成c型的双稳态复合材料可伸展结构。
20、有益效果
21、1、本专利技术通过相同纤维模量的基片、不同纤维模量的增强片组合构成具有可伸展结构的双稳态复合材料，该双稳态复合材料在伸展构型的主稳态和卷拢构型的次稳态之间过度构型具有加固的作用，解决现有技术中过渡区构型的不稳定技术难题 。
22、2、本专利技术通过第一增强片、第二增强片和复合增强片的有机结合，可以有效的将过度构型的长度控制小于双稳态复合材料在卷拢构型的宽度范围，避免双稳态复合材料在伸展构型的主稳态和卷拢构型的次稳态之间转换时不稳定带来安全隐患。
23、3、采用本专利技术提供的双稳态复合材料可伸展结构制造的产品具有稳定可靠的自伸展、易卷拢、伸展高度随意调节、产品实用和寿命长的优点，本专利技术满足市场对复合材料双稳态自伸展结构产品高要求，应用前景更广泛。
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1.一种双稳态复合材料可伸展机构，所述双稳态复合材料为片材；所述双稳态复合材料具有伸展构型的主稳态和卷拢构型的次稳态的两种稳定构型，其特征在于：所述次稳态在外界激励下可自发转变主稳态时，所述双稳态复合材料具有稳固主稳态的过度构型；其中：所述片材包括基片和用于稳定过度构型的增强片；所述增强片包括第一增强片、第二增强片和复合增强片；
2.根据权利要求1所述的一种双稳态复合材料可伸展机构，其特征在于：所述第二纤维按照纵轴方向编织排列构成第一增强片；所述第一增强片中间编织纤维弹性模量大于其两侧的编织纤维弹性模量。
3.根据权利要求1所述的一种双稳态复合材料可伸展机构，其特征在于：所述第二纤维按照横轴方向编织排列构成第二增强片；所述第二增强片中间编织纤维弹性模量大于其两侧的编织纤维弹性模量。
4.根据权利要求1所述的一种双稳态复合材料可伸展机构，其特征在于：所述第二纤维按照纵轴方向编织排列构成第一增强片；所述第一增强片中间编织纤维弹性模量大于其两侧的编织纤维弹性模量；所述第二纤维按照横轴方向编织排列构成第二增强片；所述第二增强片中间编织纤维弹性模量大于其
5.根据权利要求2所述的一种双稳态复合材料可伸展机构，其特征在于：所述第一增强片在纵轴方向的第二纤维以C型环为中心正态结构编织。
6.根据权利要求2所述的一种双稳态复合材料可伸展机构，其特征在于：所述第一增强片在纵轴方向的第二纤维按照中间高两端低的台阶结构编织。
7.根据权利要求3所述的一种双稳态复合材料可伸展机构，其特征在于：所述第二增强片在横轴方向的第二纤维以C型环为中心正态结构编织。
8.根据权利要求3所述的一种双稳态复合材料可伸展机构，其特征在于：所述第二增强片在横轴方向的第二纤维按照中间高两端低的台阶结构编织。
9.根据权利要求5-7任一项所述的一种双稳态复合材料可伸展机构，其特征在于：所述复合增强片在纵轴方向的第二纤维编织结构与所述第一增强片的结构相同；所述复合增强片横轴方向的第二纤维编织结构与所述第二增强片的结构相同。
10.一种双稳态复合材料可伸展机构制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种双稳态复合材料可伸展机构，所述双稳态复合材料为片材；所述双稳态复合材料具有伸展构型的主稳态和卷拢构型的次稳态的两种稳定构型，其特征在于：所述次稳态在外界激励下可自发转变主稳态时，所述双稳态复合材料具有稳固主稳态的过度构型；其中：所述片材包括基片和用于稳定过度构型的增强片；所述增强片包括第一增强片、第二增强片和复合增强片；
2.根据权利要求1所述的一种双稳态复合材料可伸展机构，其特征在于：所述第二纤维按照纵轴方向编织排列构成第一增强片；所述第一增强片中间编织纤维弹性模量大于其两侧的编织纤维弹性模量。
3.根据权利要求1所述的一种双稳态复合材料可伸展机构，其特征在于：所述第二纤维按照横轴方向编织排列构成第二增强片；所述第二增强片中间编织纤维弹性模量大于其两侧的编织纤维弹性模量。
4.根据权利要求1所述的一种双稳态复合材料可伸展机构，其特征在于：所述第二纤维按照纵轴方向编织排列构成第一增强片；所述第一增强片中间编织纤维弹性模量大于其两侧的编织纤维弹性模量；所述第二纤维按照横轴方向编织排列构成第二增强片；所述第二增强片中间编织纤...
【专利技术属性】
技术研发人员：王贤烨，张继进，邵敏敏，
申请(专利权)人：小白科技天津有限公司，
类型：发明
国别省市：
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