CN108374163B - 一种微点阵结构的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种微点阵结构的制备方法，该制备方法以塑料材质的细丝材为原材料制得丝材无纬布，丝材无纬布排布于工装中，制备出微点阵结构的骨架结构；然后在塑料点阵骨架结构的表面涂覆一层金属材料；去除骨架结构后，制得金属微点阵结构；本发明具有不需要专用设备、成本低、效率高等优势。

Description

一种微点阵结构的制备方法
技术领域
本发明涉及一种微点阵结构的制备方法，属于金属点阵结构领域。
背景技术
由波音公司开发的一种轻质金属材料－“微点阵金属(microlattice)”，具有以下特点：99.99%中空结构，比泡沫塑料轻100倍，未来可用于航空设计；采用连通中空管结构，管壁厚度100纳米，仅是人体头发直径的千分之一；压缩50%张力之后能够完全恢复，具有超级高能量吸收能力。
由于微点阵结构的上述特点，其在多个领域具有非常良好的应用前景。比如：可用于制造电池电极、催化剂载体，并具有声学、振动和冲击能量抑制；可用于航空航天器制造，深太空探索航天器减重40%。
这种微点阵结构的现有的制备方法是采用紫外光照射光敏树脂，制备出骨架结构，然后采用化学镀的方法在骨架表面涂覆一层金属材料，然后采用化学蚀刻或气氛炉真空烧结的方法将骨架去除，从而制备出微点阵结构。
上述现有方法在制备点阵结构时存在一些不足，主要表现在树脂模板的制备难度大、需要专用设备、成本高。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种微点阵结构的制备方法，该方法 以聚甲基丙烯酸甲酯等塑料材料的细丝材为原材料，制备出微点阵结构的骨架结构，然后在骨架结构的表面涂覆一层金属材料，而后将骨架结构去除，采用这种方法制备出的微点阵结构，采用的原材料可以是低成本的甲基丙烯酸甲酯丝材，制造成本低，对设备的要求低，去除采用低成本的气氛炉，在高温下采用氩气将其去除干净，该方法具有制备成本低、效率高等优点，制备的金属微点阵结构具有超轻的重量和多样化的功能。
为了解决上述问题，本发明采用了如下技术方案：
一种微点阵结构的制备方法，其特征在于:包括如下步骤：
第一步、制备塑料点阵骨架结构
以塑料丝材为原材料制得丝材无纬布，丝材无纬布排布于工装中，制备出微点阵结构的骨架结构；
第二步、表面涂覆
在骨架结构的表面涂覆一层金属材料；
第三步、去除骨架结构，制得金属微点阵结构。
在一个优选的技术方案中，所述第一步的的具体操作步步骤为：
（1）准备工装；
（2）在塑料丝材的表面涂覆一层粘接剂；
（3）将涂覆了粘接剂的塑料丝材缠绕到芯轴上；
（4）在缠绕的丝材表面，沿着周向方向，每间隔一定距离喷涂胶体，不需要喷涂的位置采用隔离纸覆盖；
（5）待胶体凝固后，将缠绕的丝材取下，并沿着喷涂胶体部位的中央位置将丝材无纬布切开，从而制备出两端固定的丝材无纬布；
（6）将多片丝材无纬布逐层排布到工装中，相邻层之间的丝材排布角度不同，层间的塑料丝材通过粘接剂实现层间连接，在最上层的丝材无纬布上面放置一块压重，将多层丝材无纬布压实，制备出塑料点阵骨架结构。
在一个优选的技术方案中，所述步骤（6）中的丝材无纬布逐层排布按照0°/90°/0°/90°…的顺序交错排布。
4在一个优选的技术方案中，所述塑料丝材的成分为聚甲基丙烯酸甲酯，所述胶体的成分为聚甲基丙烯酸甲酯溶于丙酮。
在一个优选的技术方案中，所述第二步的具体操作步骤为：将塑料点阵骨架结构浸入到化学镀溶液中，在塑料点阵骨架结构的表面涂覆一层金属薄膜。
在一个优选的技术方案中，所述第三步的具体操作步骤为：将表面涂覆了金属的骨架结构放入到气氛炉中，升温至设置温度，并不断通入氩气，从而将骨架结构去除，剩下金属薄膜涂层，制备出金属微点阵结构。
在一个优选的技术方案中，所述将表面涂覆了金属的骨架结构放入到气氛炉中的操作条件为：加热到300-400℃，并向气氛炉中不断通入氩气，流量为1L/min，保持时间为0.5-2h。
本发明的技术效果如下：
（1）采用的原材料是低成本的甲基丙烯酸甲酯丝材，制造成本低，对设备的要求低，去除采用低成本的气氛炉，在高温下采用氩气将其去除干净，该方法具有制备成本低、效率高等优点，制备的金属微点阵结构具有超轻的重量和多样化的功能。
(2)采用工装固定骨架，成本低；
（3）效率高，与采用光敏树脂增材制造方法来制造树脂芯模相比较，由于增材制造方法是逐点成形的方法，该方法则是通过缠绕后叠层的方法制备芯模，更具有优势，效率更高。
说明书附图
图1 波音公司开发的金属微点阵结构;
图2本发明制备的金属微点阵结构的外形形状图;
图3 本发明制备的金属微点阵结构的内部空心管结构。
具体实施方式
下面结合具体实施例和说明书附图对本发明的一种微点阵结构的制备方法作进一步阐述，但本发明的保护内容并不限于以下实施例。
实施例1
制备镍基材料微点阵结构制备的工艺技术方案为：
（1）准备工装，采用现有技术中的工装即可；
（2）将材质为聚甲基丙烯酸甲酯等的塑料丝材缠绕到芯轴上；
（3）在缠绕的丝材表面每隔一定角度喷涂胶体，胶体的成分为聚甲基丙烯酸甲酯溶于丙酮，不需要喷涂的位置采用隔离纸覆盖；
（4）待胶体凝固后，将缠绕的丝材取下，并沿着喷涂胶体部位的中央位置将丝材无纬布切开，从而制备出多段两端固定的丝材无纬布；
（5）将丝材纵横交错排布到专用工装中，采用粘接剂实现层间连接，从而制备出骨架结构；
（6）将骨架结构浸入到化学镀溶液中，在骨架结构的表面涂覆一层金属镍
薄膜；
（7）将带薄膜的金属骨架结构放入到气氛炉中，加热到300-400℃，并向气氛炉中不断通入氩气，流量为1L/min，保持时间为0.5-2h，将塑料骨架结构完全去除，只剩下金属薄膜涂层，制备出金属微点阵结构。

Claims (6)

1.一种微点阵结构的制备方法，其特征在于:包括如下步骤：
第一步、制备塑料点阵骨架结构
以塑料丝材为原材料制得丝材无纬布，丝材无纬布排布于工装中，制备出微点阵结构的骨架结构；
第二步、表面涂覆
在骨架结构的表面涂覆一层金属材料；
第三步、去除骨架结构，制得金属微点阵结构；
所述第一步的具体操作步步骤为：
(1)准备工装；
(2)在塑料丝材的表面涂覆一层粘接剂；
(3)将涂覆了粘接剂的塑料丝材缠绕到芯轴上；
(4)在缠绕的丝材表面，沿着周向方向，每间隔一定距离喷涂胶体，不需要喷涂的位置采用隔离纸覆盖；
(5)待胶体凝固后，将缠绕的丝材取下，并沿着喷涂胶体部位的中央位置将丝材无纬布切开，从而制备出两端固定的丝材无纬布；
(6)将多片丝材无纬布逐层排布到工装中，相邻层之间的丝材排布角度不同，层间的塑料丝材通过粘接剂实现层间连接，在最上层的丝材无纬布上面放置一块压重，将多层丝材无纬布压实，制备出塑料点阵骨架结构。
2.根据权利要求1所述的微点阵结构的制备方法，其特征在于，所述步骤(6)中的丝材无纬布逐层排布按照0°/90°/0°/90°…的顺序交错排布。
3.根据权利要求1所述的微点阵结构的制备方法，其特征在于，所述塑料丝材的成分为聚甲基丙烯酸甲酯，所述胶体的成分为聚甲基丙烯酸甲酯溶于丙酮。
4.根据权利要求1所述的微点阵结构的制备方法，其特征在于，所述第二步的具体操作步骤为：将塑料点阵骨架结构浸入到化学镀溶液中，在塑料点阵骨架结构的表面涂覆一层金属薄膜。
5.根据权利要求1所述的微点阵结构的制备方法，其特征在于，所述第三步的具体操作步骤为：将表面涂覆了金属的骨架结构放入到气氛炉中，升温至设置温度，并不断通入氩气，从而将骨架结构去除，剩下金属薄膜涂层，制备出金属微点阵结构。
6.根据权利要求5所述的微点阵结构的制备方法，其特征在于，所述将表面涂覆了金属的骨架结构放入到气氛炉中的操作条件为：加热到300-400℃，并向气氛炉中不断通入氩气，流量为1L/min，保持时间为0.5-2h。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59135232A (ja) * 1983-01-24 1984-08-03 Bridgestone Corp 導電性網状弾性体
CN100360889C (zh) * 2000-07-13 2008-01-09 陈成泗 Pe纤维复合无纬布防弹头盔的生产方法
KR20030072836A (ko) * 2002-03-07 2003-09-19 김영백 산화철로 제조된 전공구, 튜브 및 제조 방법
CN101444641B (zh) * 2008-12-24 2012-08-08 浙江大学 一种基于纳米纤维的三维大孔径组织工程支架及其应用
CN102166840B (zh) * 2011-01-27 2014-01-15 江苏天鸟高新技术股份有限公司 Z向有连续炭纤维预制体
CN103805972B (zh) * 2014-01-17 2015-12-30 北京航空航天大学 一种采用模板法构筑超轻空心管微点阵金属材料及其制备方法
CN104694904A (zh) * 2014-12-31 2015-06-10 北京航空航天大学 一种采用模板法构筑空心管微点阵陶瓷材料及其制备方法
CN104947076A (zh) * 2015-05-25 2015-09-30 哈尔滨工业大学 一种基于dlp技术和化学气相沉积的微点阵结构制备方法

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