CN104553090A - 一种集导热与承载于一体的轻质点阵结构夹芯板及其制备方法 - Google Patents
一种集导热与承载于一体的轻质点阵结构夹芯板及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104553090A CN104553090A CN201510056160.2A CN201510056160A CN104553090A CN 104553090 A CN104553090 A CN 104553090A CN 201510056160 A CN201510056160 A CN 201510056160A CN 104553090 A CN104553090 A CN 104553090A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- battenboard
- carbon foam
- lattice structure
- dot matrix
- panel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 89
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims abstract description 86
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 49
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 22
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 18
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 18
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 18
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 12
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims description 8
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 5
- 238000010792 warming Methods 0.000 claims description 5
- 241001233242 Lontra Species 0.000 claims description 4
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 claims description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 4
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 4
- 238000003801 milling Methods 0.000 claims description 4
- 239000006260 foam Substances 0.000 abstract description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 6
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 6
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 6
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 6
- 239000004918 carbon fiber reinforced polymer Substances 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
- B32B3/02—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by features of form at particular places, e.g. in edge regions
- B32B3/08—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by features of form at particular places, e.g. in edge regions characterised by added members at particular parts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
- B32B37/06—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the heating method
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
- B32B37/10—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the pressing technique, e.g. using action of vacuum or fluid pressure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
- B32B37/12—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by using adhesives
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
- B32B5/18—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by features of a layer of foamed material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
- B32B7/04—Interconnection of layers
- B32B7/12—Interconnection of layers using interposed adhesives or interposed materials with bonding properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B9/00—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00
- B32B9/005—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising one layer of ceramic material, e.g. porcelain, ceramic tile
- B32B9/007—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising one layer of ceramic material, e.g. porcelain, ceramic tile comprising carbon, e.g. graphite, composite carbon
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
一种集导热与承载于体的轻质点阵结构夹芯板及其制备方法。本发明涉及种轻质点阵结构夹芯板及其制备方法。本发明为解决现有点阵结构夹芯板导热性差、结构性能单的问题。产品由上面板、点阵结构夹芯层和下面板组成;所述的点阵结构夹芯层由上加固网、多个金字塔点阵结构单胞、下加固网和碳泡沫夹芯板组成。方法:、制备圆杆;二、制备碳泡沫夹芯板;三、制备上加固网和下加固网;四、制备点阵结构夹芯层;五、制备点阵结构夹芯板。本发明解决现有点阵结构夹芯板导热性差、结构性能单的问题,当轻质多功能夹芯结构板受热载荷作用时,高导热的面板与高导热碳泡沫形成导热通路,从而提高轻质多功能夹芯结构板的导热能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种轻质点阵结构夹芯板及其制备方法。
背景技术
轻质夹芯结构以其比强度、比刚度高等优势,在航空航天等领域得到了广泛的应用。目前,常见的轻质夹芯结构是格栅结构和点阵结构。现代卫星结构中蜂窝夹芯结构(六边形格栅结构)是最为常见的一种夹芯结构。夹芯结构是周期性多孔结构,芯子孔隙较大、(像蜂窝、格栅等结构)空间封闭,结构散热能力较差,导热性差,导热系数低于2W/(m·K),现代航空航天领域对夹芯结构的功能提出了更高的设计要求,不仅要求轻量化,而且还要求多功能一体化,因此显著提高其导热能力和承载能力将使其拥有更为广阔的应用前景。
发明内容
本发明为解决现有点阵结构夹芯板导热性差、结构性能单一的问题,而提供了一种集导热与承载等功能于一体的轻质点阵结构夹芯板及其制备方法。
本发明的一种集导热与承载于一体的轻质点阵结构夹芯板由上面板、点阵结构夹芯层和下面板组成;
所述的点阵结构夹芯层由上加固网、多个金字塔点阵结构单胞、下加固网和碳泡沫夹芯板组成;
所述的金字塔点阵结构单胞由四根独立圆杆按照金字塔形排布而成;
所述的上加固网和下加固网均为带椭圆形槽口且镂空的金属网板,每四个椭圆形槽口为一组,各组椭圆形槽口呈网格分布,网格结构的交叉点设置各组椭圆形槽口,且所述的椭圆形槽口为通孔,网格结构的网格内部设置成镂空结构;
所述的金字塔点阵结构单胞上端的所有圆杆的端部嵌入上加固网上的各组椭圆形槽口中,所述的金字塔点阵结构单胞下端的所有圆杆的端部嵌入下加固网上的各组椭圆形槽口中,所述的金字塔点阵结构单胞与上加固网和下加固网为固定连接;
所述的碳泡沫夹芯板填充在由上加固网、多个金字塔点阵结构单胞和下加固网形成的空间中,且所述的碳泡沫夹芯板为一体结构;
所述的点阵结构夹芯层中的上加固网的上表面与上面板之间用胶黏剂粘接在一起,下加固网的下表面与下面板之间用胶黏剂粘接在一起。
本发明的一种集导热与承载于一体的轻质点阵结构夹芯板的制备方法按以下步骤进行:
一、制备圆杆:采用水切割机沿与圆杆水平端面成45°角的方向切割圆杆,得到圆杆;
二、制备碳泡沫夹芯板:①将碳泡沫切割成碳泡沫矩形板,通过机械钻孔的方式在碳泡沫矩形板的内部钻出与碳泡沫矩形板上、下表面呈角度为45°圆形通孔,每四个圆形通孔为一组,且每组中的四个圆形通孔按照金字塔形排布,每个圆形通孔在碳泡沫矩形板上、下表面处呈椭圆形;②利用铣床在带通孔的碳泡沫矩形板的上、下表面铣削出矩形排布的网状槽道,矩形排布的网状槽道交叉点处设置矩形槽,位于碳泡沫矩形板上、下表面处呈椭圆形的每组圆形通孔设置在矩形槽内,得到碳泡沫夹芯板;
所述的圆形通孔尺寸与步骤一得到的圆杆的尺寸相匹配;
所述的碳泡沫夹芯板上的矩形排布的网状槽道和矩形槽的深度相同;
三、制备上加固网和下加固网:通过水切割工艺,将一块金属板材切割出与步骤二中位于碳泡沫矩形板上表面处的椭圆形孔相匹配的椭圆形槽口,然后对每组椭圆形槽口围城的区域进行镂空处理,得到上加固网,将另一块金属板材切割出与步骤二中位于碳泡沫矩形板下表面处的椭圆形孔相匹配的椭圆形槽口,然后对每组椭圆形槽口围城的区域进行镂空处理,得到下加固网;
所述的金属板材厚度与碳泡沫夹芯板上的矩形排布的网状槽道深度相同;
四、制备点阵结构夹芯层:将步骤三得到的上加固网和下加固网组装到步骤二得到的碳泡沫夹芯板上,然后将步骤一得到的圆杆插入碳泡沫夹芯板上的通孔中,得到点阵结构夹芯层;
五、制备点阵结构夹芯板:将上面板组装到步骤四得到的点阵结构夹芯层的上表面,将下面板组装到步骤四得到的点阵结构夹芯层的下表面,点阵结构夹芯层与上面板和下面板之间采用胶黏剂粘接,然后采用模具热压工艺固化,得到点阵结构夹芯板。
本发明的有益效果:
①本发明的一种集导热与承载等功能于一体的多功能轻质点阵结构夹芯板,解决现有点阵结构夹芯板导热性差、结构性能单一的问题,当轻质多功能夹芯结构板受热载荷作用时,高导热的面板与高导热碳泡沫形成导热通路,从而提高轻质多功能夹芯结构板的导热能力。
②本发明的一种集导热与承载等功能于一体的轻质多功能点阵结构板,当轻质多功能点阵结构板受力载荷作用时,碳泡沫与金字塔夹芯结构所使用的装配圆杆发生相互耦合作用,避免装配圆杆发生低级的失效模式(如压杆屈曲等,)从而提高轻质多功能点阵结构板的力学承载能力。
③本发明的上加固网和下加固网采用镂空设计,使得碳泡沫和上下复合材料面板大面积接触,减少接触热阻,提高了轻质多功能夹芯结构板的导热性能,另外,也减轻了轻质多功能夹芯结构板的重量。
④本发明的带有椭圆形槽口设计和镂空设计的加固上、下面板在对金字塔点阵芯子咬合处进行整体加固的同时,也增加了金字塔点阵芯子与复合材料上、下面板的粘接面积,提高了复合材料点阵夹芯结构的面芯剪切强度,比现有复合材料点阵夹芯结构具有更高的剪切比强度和比刚度。
附图说明
图1为具体实施方式一的点阵结构夹芯板主视图;其中1为上面板,2为点阵结构夹芯层,3为下面板,4为上加固网,6为下加固网,8为碳泡沫夹芯板;
图2为具体实施方式九步骤四得到的点阵结构夹芯层的结构示意图;其中4为上加固网,5为点阵结构单胞,6为下加固网,7为圆杆,8为碳泡沫夹芯板;
图3为具体实施方式九步骤二得到的碳泡沫夹芯板的结构示意图;
图4为具体实施方式九步骤三得到的上加固网的结构示意图;
图5为具体实施方式九步骤三得到的下加固网的结构示意图;
图6为具体实施方式九步骤四得到的点阵结构夹芯层的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一:本实施方式的一种集导热与承载于一体的轻质点阵结构夹芯板由上面板1、点阵结构夹芯层2和下面板3组成;
所述的点阵结构夹芯层2由上加固网4、多个金字塔点阵结构单胞5、下加固网6和碳泡沫夹芯板8组成;
所述的金字塔点阵结构单胞5由四根独立圆杆7按照金字塔形排布而成;
所述的上加固网4和下加固网6均为带椭圆形槽口且镂空的金属网板,每四个椭圆形槽口为一组,各组椭圆形槽口呈网格分布,网格结构的交叉点设置各组椭圆形槽口,且所述的椭圆形槽口为通孔,网格结构的网格内部设置成镂空结构;
所述的金字塔点阵结构单胞5上端的所有圆杆7的端部嵌入上加固网4上的各组椭圆形槽口中,所述的金字塔点阵结构单胞5下端的所有圆杆7的端部嵌入下加固网6上的各组椭圆形槽口中,所述的金字塔点阵结构单胞5与上加固网4和下加固网6为固定连接;
所述的碳泡沫夹芯板8填充在由上加固网4、多个金字塔点阵结构单胞5和下加固网6形成的空间中,且所述的碳泡沫夹芯板8为一体结构;
所述的点阵结构夹芯层2中的上加固网4的上表面与上面板1之间用胶黏剂粘接在一起,下加固网6的下表面与下面板3之间用胶黏剂粘接在一起。
具体实施方式二:本实施方式与具体实施方式一不同的是:所述的上面板1为碳纤维增强聚合物基复合材料板或金属薄板。其他步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三:本实施方式与具体实施方式一或二不同的是:所述的下面板3为碳纤维增强聚合物基复合材料板或金属薄板。其他步骤及参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四:本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是:所述的圆杆7的上端面与下端面平行,且都与水平面成角45°。其他步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五:本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是:所述的圆杆7为复合材料圆杆或金属圆杆。其他步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六:本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是:所述的碳泡沫夹芯板8的导热系数为80W/(m·K)~250W/(m·K)。其他步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七:本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是:所述的胶黏剂的导热系数大于2W/(m·K)。其他步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八:本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是:所述的胶黏剂固化后厚度小于0.1mm。其他步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九:本实施方式的一种集导热与承载于一体的轻质点阵结构夹芯板的制备方法按以下步骤进行:
一、制备圆杆:采用水切割机沿与圆杆水平端面成45°角的方向切割圆杆,得到圆杆7;
二、制备碳泡沫夹芯板:①将碳泡沫切割成碳泡沫矩形板,通过机械钻孔的方式在碳泡沫矩形板的内部钻出与碳泡沫矩形板上、下表面呈角度为45°圆形通孔,每四个圆形通孔为一组,且每组中的四个圆形通孔按照金字塔形排布,每个圆形通孔在碳泡沫矩形板上、下表面处呈椭圆形;②利用铣床在带通孔的碳泡沫矩形板的上、下表面铣削出矩形排布的网状槽道,矩形排布的网状槽道交叉点处设置矩形槽,位于碳泡沫矩形板上、下表面处呈椭圆形的每组圆形通孔设置在矩形槽内,得到碳泡沫夹芯板8;
所述的圆形通孔尺寸与步骤一得到的圆杆7的尺寸相匹配;
所述的碳泡沫夹芯板8上的矩形排布的网状槽道和矩形槽的深度相同;
三、制备上加固网和下加固网:通过水切割工艺,将一块金属板材切割出与步骤二中位于碳泡沫矩形板上表面处的椭圆形孔相匹配的椭圆形槽口,然后对每组椭圆形槽口围城的区域进行镂空处理,得到上加固网4,将另一块金属板材切割出与步骤二中位于碳泡沫矩形板下表面处的椭圆形孔相匹配的椭圆形槽口,然后对每组椭圆形槽口围城的区域进行镂空处理,得到下加固网6;
所述的金属板材厚度与碳泡沫夹芯板8上的矩形排布的网状槽道深度相同;
四、制备点阵结构夹芯层:将步骤三得到的上加固网4和下加固网6组装到步骤二得到的碳泡沫夹芯板8上,然后将步骤一得到的圆杆7插入碳泡沫夹芯板8上的通孔中,得到点阵结构夹芯层2;
五、制备点阵结构夹芯板:将上面板1组装到步骤四得到的点阵结构夹芯层2的上表面,将下面板3组装到步骤四得到的点阵结构夹芯层2的下表面,点阵结构夹芯层2与上面板1和下面板3之间采用胶黏剂粘接,然后采用模具热压工艺固化,得到点阵结构夹芯板。
具体实施方式十:本实施方式与具体实施方式九不同的是:步骤一中所述的圆杆7为复合材料圆杆或金属圆杆。其他步骤及参数与具体实施方式九相同。
具体实施方式十一:本实施方式与具体实施方式九或十不同的是:步骤二中所述的碳泡沫夹芯板8的导热系数为80W/(m·K)~250W/(m·K)。其他步骤及参数与具体实施方式九或十相同。
具体实施方式十二:本实施方式与具体实施方式九至十一之一不同的是:步骤五中所述的上面板1为碳纤维增强聚合物基复合材料板或金属薄板。其他步骤及参数与具体实施方式九至十一之一相同。
具体实施方式十三:本实施方式与具体实施方式九至十二之一不同的是:步骤五中所述的下面板3为碳纤维增强聚合物基复合材料板或金属薄板。其他步骤及参数与具体实施方式九至十二之一相同。
具体实施方式十四:本实施方式与具体实施方式九至十三之一不同的是:步骤五中所述的胶黏剂的导热系数大于2W/(m·K)。其他步骤及参数与具体实施方式九至十三之一相同。
具体实施方式十五:本实施方式与具体实施方式九至十四之一不同的是:步骤五中所述的胶黏剂固化后厚度小于0.1mm。其他步骤及参数与具体实施方式九至十四之一相同。
具体实施方式十六:本实施方式与具体实施方式九至十五之一不同的是:步骤五中所述的模具热压工艺过程为:将模具以4℃/min~6℃/min的升温速度由室温升温至温度为75~85℃,然后对模具施加机械压力,压力为0.25MPa~0.35MPa,然后继续升温至温度为120~130℃,并在温度为120~130℃和压力为0.25MPa~0.35MPa的条件下保温保压1.5h~2.5h,然后保压自然冷却至室温。其他步骤及参数与具体实施方式九至十五之一相同。
具体实施方式十七:本实施方式与具体实施方式九至十六之一不同的是:步骤五中所述的模具热压工艺过程为:将模具以5℃/min的升温速度由室温升温至温度为80℃,然后对模具施加机械压力,压力为0.3MPa,然后继续升温至温度为125℃,并在温度为125℃和压力为0.3MPa的条件下保温保压2h,然后保压自然冷却至室温。其他步骤及参数与具体实施方式九至十六之一相同。
用以下试验验证本发明的有益效果
试验一:本试验的一种集导热与承载于一体的轻质点阵结构夹芯板由上面板1、点阵结构夹芯层2和下面板3组成;
所述的点阵结构夹芯层2由上加固网4、多个金字塔点阵结构单胞5、下加固网6和碳泡沫夹芯板8组成;
所述的金字塔点阵结构单胞5由四根独立圆杆7按照金字塔形排布而成;
所述的上加固网4和下加固网6均为带椭圆形槽口且镂空的金属网板,每四个椭圆形槽口为一组,各组椭圆形槽口呈网格分布,网格结构的交叉点设置各组椭圆形槽口,且所述的椭圆形槽口为通孔,网格结构的网格内部设置成镂空结构;
所述的金字塔点阵结构单胞5上端的所有圆杆7的端部嵌入上加固网4上的各组椭圆形槽口中,所述的金字塔点阵结构单胞5下端的所有圆杆7的端部嵌入下加固网6上的各组椭圆形槽口中,所述的金字塔点阵结构单胞5与上加固网4和下加固网6为固定连接;
所述的碳泡沫夹芯板8填充在由上加固网4、多个金字塔点阵结构单胞5和下加固网6形成的空间中,且所述的碳泡沫夹芯板8为一体结构;
所述的点阵结构夹芯层2中的上加固网4的上表面与上面板1之间用胶黏剂粘接在一起,下加固网6的下表面与下面板3之间用胶黏剂粘接在一起;
所述的上面板1为碳纤维增强树脂基复合材料板;
所述的下面板3为碳纤维增强树脂基复合材料板;
所述的圆杆7的上端面与下端面平行,且都与水平面成角45°;
所述的圆杆7为碳纤维增强树脂基复合材料圆杆;
所述的碳泡沫夹芯板8的导热系数为180W/(m·K);
所述的胶黏剂的导热系数为2.0W/(m·K);
所述的胶黏剂固化后厚度为0.1mm。
试验二:制备如试验一所述的一种集导热与承载于一体的轻质点阵结构夹芯板的方法按以下步骤进行:
一、制备圆杆:采用水切割机沿与圆杆水平端面成45°角的方向切割圆杆,得到圆杆7;
二、制备碳泡沫夹芯板:①将碳泡沫切割成碳泡沫矩形板,通过机械钻孔的方式在碳泡沫矩形板的内部钻出与碳泡沫矩形板上、下表面呈角度为45°圆形通孔,每四个圆形通孔为一组,且每组中的四个圆形通孔按照金字塔形排布,每个圆形通孔在碳泡沫矩形板上、下表面处呈椭圆形;②利用铣床在带通孔的碳泡沫矩形板的上、下表面铣削出矩形排布的网状槽道,矩形排布的网状槽道交叉点处设置矩形槽,位于碳泡沫矩形板上、下表面处呈椭圆形的每组圆形通孔设置在矩形槽内,得到碳泡沫夹芯板8;
所述的圆形通孔尺寸与步骤一得到的圆杆7的尺寸相匹配;
所述的碳泡沫夹芯板8上的矩形排布的网状槽道和矩形槽的深度相同;
三、制备上加固网和下加固网:通过水切割工艺,将一块金属板材切割出与步骤二中位于碳泡沫矩形板上表面处的椭圆形孔相匹配的椭圆形槽口,然后对每组椭圆形槽口围城的区域进行镂空处理,得到上加固网4,将另一块金属板材切割出与步骤二中位于碳泡沫矩形板下表面处的椭圆形孔相匹配的椭圆形槽口,然后对每组椭圆形槽口围城的区域进行镂空处理,得到下加固网6;
所述的金属板材厚度与碳泡沫夹芯板8上的矩形排布的网状槽道深度相同;
四、制备点阵结构夹芯层:将步骤三得到的上加固网4和下加固网6组装到步骤二得到的碳泡沫夹芯板8上,然后将步骤一得到的圆杆7插入碳泡沫夹芯板8上的通孔中,得到点阵结构夹芯层2;
五、制备点阵结构夹芯板:将上面板1组装到步骤四得到的点阵结构夹芯层2的上表面,将下面板3组装到步骤四得到的点阵结构夹芯层2的下表面,点阵结构夹芯层2与上面板1和下面板3之间采用胶黏剂粘接,然后采用模具热压工艺固化,得到点阵结构夹芯板;
步骤一中所述的圆杆7的上端面与下端面平行,且都与水平面成角45°;
步骤一中所述的圆杆7为碳纤维增强树脂基复合材料圆杆;
步骤二中所述的碳泡沫夹芯板8的导热系数为180W/(m·K);
步骤五中所述的上面板1为碳纤维增强树脂基复合材料板;
步骤五中所述的下面板3为碳纤维增强树脂基复合材料板;
所述的胶黏剂的导热系数为2W/(m·K);
所述的胶黏剂固化后厚度为0.1mm;
步骤五中所述的模具热压工艺过程为:将模具以5℃/min的升温速度由室温升温至温度为80℃,然后对模具施加机械压力,压力为0.3MPa,然后继续升温至温度为125℃,并在温度为125℃和压力为0.3MPa的条件下保温保压2h,然后保压自然冷却至室温。
Claims (10)
1.一种集导热与承载于一体的轻质点阵结构夹芯板,其特征在于一种集导热与承载于一体的轻质点阵结构夹芯板由上面板(1)、点阵结构夹芯层(2)和下面板(3)组成;
所述的点阵结构夹芯层(2)由上加固网(4)、多个金字塔点阵结构单胞(5)、下加固网(6)和碳泡沫夹芯板(8)组成;
所述的金字塔点阵结构单胞(5)由四根独立圆杆(7)按照金字塔形排布而成;
所述的上加固网(4)和下加固网(6)均为带椭圆形槽口且镂空的金属网板,每四个椭圆形槽口为一组,各组椭圆形槽口呈网格分布,网格结构的交叉点设置各组椭圆形槽口,且所述的椭圆形槽口为通孔,网格结构的网格内部设置成镂空结构;
所述的金字塔点阵结构单胞(5)上端的所有圆杆(7)的端部嵌入上加固网(4)上的各组椭圆形槽口中,所述的金字塔点阵结构单胞(5)下端的所有圆杆(7)的端部嵌入下加固网(6)上的各组椭圆形槽口中,所述的金字塔点阵结构单胞(5)与上加固网(4)和下加固网(6)为固定连接;
所述的碳泡沫夹芯板(8)填充在由上加固网(4)、多个金字塔点阵结构单胞(5)和下加固网(6)形成的空间中,且所述的碳泡沫夹芯板(8)为一体结构;
所述的点阵结构夹芯层(2)中的上加固网(4)的上表面与上面板(1)之间用胶黏剂粘接在一起,下加固网(6)的下表面与下面板(3)之间用胶黏剂粘接在一起。
2.根据权利要求1所述的一种集导热与承载于一体的轻质点阵结构夹芯板,其特征在于所述的上面板(1)和下面板(3)均为复合材料板或金属薄板。
3.根据权利要求1所述的一种集导热与承载于一体的轻质点阵结构夹芯板,其特征在于所述的圆杆(7)的上端面与下端面平行,且都与水平面成角45°。
4.根据权利要求1所述的一种集导热与承载于一体的轻质点阵结构夹芯板,其特征在于所述的圆杆(7)为复合材料圆杆或金属圆杆。
5.根据权利要求1所述的一种集导热与承载于一体的轻质点阵结构夹芯板,其特征在于所述的碳泡沫夹芯板(8)的导热系数为80W/(m·K)~250W/(m·K)。
6.根据权利要求1所述的一种集导热与承载于一体的轻质点阵结构夹芯板,其特征在于所述的胶黏剂的导热系数大于2W/(m·K)。
7.根据权利要求1所述的一种集导热与承载于一体的轻质点阵结构夹芯板,其特征在于所述的胶黏剂固化后厚度小于0.1mm。
8.一种集导热与承载于一体的轻质点阵结构夹芯板的制备方法,其特征在于一种集导热与承载于一体的轻质点阵结构夹芯板的制备方法按以下步骤进行:
一、制备圆杆:采用水切割机沿与圆杆水平端面成45°角的方向切割圆杆,得到圆杆(7);
二、制备碳泡沫夹芯板:①将碳泡沫切割成碳泡沫矩形板,通过机械钻孔的方式在碳泡沫矩形板的内部钻出与碳泡沫矩形板上、下表面呈角度为45°圆形通孔,每四个圆形通孔为一组,且每组中的四个圆形通孔按照金字塔形排布,每个圆形通孔在碳泡沫矩形板上、下表面处呈椭圆形;②利用铣床在带通孔的碳泡沫矩形板的上、下表面铣削出矩形排布的网状槽道,矩形排布的网状槽道交叉点处设置矩形槽,位于碳泡沫矩形板上、下表面处呈椭圆形的每组圆形通孔设置在矩形槽内,得到碳泡沫夹芯板(8);
所述的圆形通孔尺寸与步骤一得到的圆杆(7)的尺寸相匹配;
所述的碳泡沫夹芯板(8)上的矩形排布的网状槽道和矩形槽的深度相同;
三、制备上加固网和下加固网:通过水切割工艺,将一块金属板材切割出与步骤二中位于碳泡沫矩形板上表面处的椭圆形孔相匹配的椭圆形槽口,然后对每组椭圆形槽口围城的区域进行镂空处理,得到上加固网(4),将另一块金属板材切割出与步骤二中位于碳泡沫矩形板下表面处的椭圆形孔相匹配的椭圆形槽口,然后对每组椭圆形槽口围城的区域进行镂空处理,得到下加固网(6);
所述的金属板材厚度与碳泡沫夹芯板(8)上的矩形排布的网状槽道深度相同;
四、制备点阵结构夹芯层:将步骤三得到的上加固网(4)和下加固网(6)组装到步骤二得到的碳泡沫夹芯板(8)上,然后将步骤一得到的圆杆(7)插入碳泡沫夹芯板(8)上的通孔中,得到点阵结构夹芯层(2);
五、制备点阵结构夹芯板:将上面板(1)组装到步骤四得到的点阵结构夹芯层(2)的上表面,将下面板(3)组装到步骤四得到的点阵结构夹芯层(2)的下表面,点阵结构夹芯层(2)与上面板(1)和下面板(3)之间采用胶黏剂粘接,然后采用模具热压工艺固化,得到点阵结构夹芯板。
9.根据权利要求8所述的一种集导热与承载于一体的轻质点阵结构夹芯板的制备方法,其特征在于步骤五中所述的模具热压工艺过程为:将模具以4℃/min~6℃/min的升温速度由室温升温至温度为75~85℃,然后对模具施加机械压力,压力为0.25MPa~0.35MPa,然后继续升温至温度为120~130℃,并在温度为120~130℃和压力为0.25MPa~0.35MPa的条件下保温保压1.5h~2.5h,然后保压自然冷却至室温。
10.根据权利要求8所述的一种集导热与承载于一体的轻质点阵结构夹芯板的制备方法,其特征在于步骤五中所述的模具热压工艺过程为:将模具以5℃/min的升温速度由室温升温至温度为80℃,然后对模具施加机械压力,压力为0.3MPa,然后继续升温至温度为125℃,并在温度为125℃和压力为0.3MPa的条件下保温保压2h,然后保压自然冷却至室温。3 -->
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510056160.2A CN104553090B (zh) | 2015-02-03 | 2015-02-03 | 一种集导热与承载于一体的轻质点阵结构夹芯板的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510056160.2A CN104553090B (zh) | 2015-02-03 | 2015-02-03 | 一种集导热与承载于一体的轻质点阵结构夹芯板的制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN104553090A true CN104553090A (zh) | 2015-04-29 |
CN104553090B CN104553090B (zh) | 2016-07-06 |
Family
ID=53070637
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201510056160.2A Expired - Fee Related CN104553090B (zh) | 2015-02-03 | 2015-02-03 | 一种集导热与承载于一体的轻质点阵结构夹芯板的制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN104553090B (zh) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105711527A (zh) * | 2016-03-25 | 2016-06-29 | 北京航空航天大学 | 基于点阵单胞蜂窝结构的汽车保险杠和汽车 |
CN105775102A (zh) * | 2016-03-25 | 2016-07-20 | 大连理工大学 | 一种航空航天用不连续点阵加芯双蒙皮筒壳结构及其制备方法 |
CN106426959A (zh) * | 2016-11-18 | 2017-02-22 | 东北林业大学 | 一种生物质复合材料点阵结构的精确安装装置 |
CN107215014A (zh) * | 2017-06-27 | 2017-09-29 | 哈尔滨工业大学 | 一种中空金字塔型点阵夹芯板及其嵌锁制备方法 |
CN110087441A (zh) * | 2019-05-24 | 2019-08-02 | 上海理工大学 | 一种点阵结构的散热器 |
CN113427850A (zh) * | 2021-06-22 | 2021-09-24 | 哈尔滨工程大学 | 一种简易装配金字塔点阵夹芯结构及其制备方法 |
CN113895109A (zh) * | 2021-09-27 | 2022-01-07 | 北京科技大学 | 一种高强隔热金属点阵夹芯壳体及制备方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6207256B1 (en) * | 1997-10-02 | 2001-03-27 | S. Iwasa | Space truss composite panel |
CN101122362A (zh) * | 2007-09-19 | 2008-02-13 | 哈尔滨工业大学 | 一种纤维增强复合点阵夹芯板及其制造方法 |
CN101239513A (zh) * | 2008-03-19 | 2008-08-13 | 哈尔滨工业大学 | 纤维增强金字塔形点阵夹芯板及其制备方法 |
CN101837664A (zh) * | 2010-06-18 | 2010-09-22 | 哈尔滨工业大学 | 整体加固的复合材料点阵夹芯板及其制备方法 |
CN102358048A (zh) * | 2011-08-03 | 2012-02-22 | 哈尔滨工业大学 | 一种金字塔点阵夹芯结构的制备工艺 |
CN104129109A (zh) * | 2014-07-30 | 2014-11-05 | 哈尔滨工业大学 | 一种整体加固的单向纤维增强复合材料点阵夹芯板及其制备方法 |
-
2015
- 2015-02-03 CN CN201510056160.2A patent/CN104553090B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6207256B1 (en) * | 1997-10-02 | 2001-03-27 | S. Iwasa | Space truss composite panel |
CN101122362A (zh) * | 2007-09-19 | 2008-02-13 | 哈尔滨工业大学 | 一种纤维增强复合点阵夹芯板及其制造方法 |
CN101239513A (zh) * | 2008-03-19 | 2008-08-13 | 哈尔滨工业大学 | 纤维增强金字塔形点阵夹芯板及其制备方法 |
CN101837664A (zh) * | 2010-06-18 | 2010-09-22 | 哈尔滨工业大学 | 整体加固的复合材料点阵夹芯板及其制备方法 |
CN102358048A (zh) * | 2011-08-03 | 2012-02-22 | 哈尔滨工业大学 | 一种金字塔点阵夹芯结构的制备工艺 |
CN104129109A (zh) * | 2014-07-30 | 2014-11-05 | 哈尔滨工业大学 | 一种整体加固的单向纤维增强复合材料点阵夹芯板及其制备方法 |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105711527A (zh) * | 2016-03-25 | 2016-06-29 | 北京航空航天大学 | 基于点阵单胞蜂窝结构的汽车保险杠和汽车 |
CN105775102A (zh) * | 2016-03-25 | 2016-07-20 | 大连理工大学 | 一种航空航天用不连续点阵加芯双蒙皮筒壳结构及其制备方法 |
CN105711527B (zh) * | 2016-03-25 | 2018-02-13 | 北京航空航天大学 | 基于点阵单胞蜂窝结构的汽车保险杠和汽车 |
CN106426959A (zh) * | 2016-11-18 | 2017-02-22 | 东北林业大学 | 一种生物质复合材料点阵结构的精确安装装置 |
CN107215014A (zh) * | 2017-06-27 | 2017-09-29 | 哈尔滨工业大学 | 一种中空金字塔型点阵夹芯板及其嵌锁制备方法 |
CN110087441A (zh) * | 2019-05-24 | 2019-08-02 | 上海理工大学 | 一种点阵结构的散热器 |
CN113427850A (zh) * | 2021-06-22 | 2021-09-24 | 哈尔滨工程大学 | 一种简易装配金字塔点阵夹芯结构及其制备方法 |
CN113427850B (zh) * | 2021-06-22 | 2023-02-10 | 哈尔滨工程大学 | 一种简易装配金字塔点阵夹芯结构及其制备方法 |
CN113895109A (zh) * | 2021-09-27 | 2022-01-07 | 北京科技大学 | 一种高强隔热金属点阵夹芯壳体及制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN104553090B (zh) | 2016-07-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104553090B (zh) | 一种集导热与承载于一体的轻质点阵结构夹芯板的制备方法 | |
CN104129109B (zh) | 一种整体加固的单向纤维增强复合材料点阵夹芯板及其制备方法 | |
CN112029174B (zh) | 一种连续纤维增强复合材料拉胀结构及其制备方法 | |
CN107968168A (zh) | 电池模组 | |
Lee et al. | The compressive response of new composite truss cores | |
CN101328955B (zh) | 四棱锥构型的树脂基点阵复合材料平板及其制备方法 | |
CN109737299B (zh) | 八面体点阵结构及其衍生拓扑构型点阵结构的加工方法 | |
CN105128412B (zh) | 具有网格增强蜂窝芯体的夹芯结构 | |
CN100494761C (zh) | 纤维增强复合材料点阵夹芯板的制造方法 | |
CN102358048B (zh) | 一种金字塔点阵夹芯结构的制备工艺 | |
CN103216041B (zh) | 一种用于结构加固的平面网格筋、模具及制作方法 | |
CN101890813B (zh) | 空心圆管四面体型全复合材料点阵夹芯板的制备方法 | |
CN105799231A (zh) | 相向半球壳体柱胞结构的夹芯复合材料 | |
Sun et al. | Structural responses of all-composite improved-pyramidal truss sandwich cores | |
CN109572070B (zh) | 一种泡沫填充空心圆管金字塔点阵夹芯板及其制备方法 | |
CN105128366A (zh) | 一种碳纤维杆增强树脂基复合材料导热性能的结构及方法 | |
JP2013519837A (ja) | 風力発電設備のロータブレードを製造する方法及び風力発電設備のロータブレード | |
WO2010083921A3 (en) | A pre-form, a method for manufacturing a pre-form and a spar comprising a reinforcing structure | |
CN101837664B (zh) | 整体加固的复合材料点阵夹芯板及其制备方法 | |
CN103921451A (zh) | 一种陶瓷基金字塔点阵结构复合材料制备模具 | |
CN104589731A (zh) | 四棱锥树脂基点阵夹芯泡沫复合材料平板及制造方法 | |
CN105605411A (zh) | 复合材料曲面结构单元和复合材料胞元点阵结构 | |
CN102785371B (zh) | 采用预浸纤维束制备复合材料点阵夹芯板的制备方法 | |
CN113524802A (zh) | 低热导率相变储能保温板材、其制备方法及应用 | |
CN104589709B (zh) | 一种集导热与承载于一体的轻质格栅结构夹芯板及其制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160706 Termination date: 20220203 |