CN110576620A - 纤维、薄层材料的取向方法及其应用 - Google Patents
纤维、薄层材料的取向方法及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110576620A CN110576620A CN201910725571.4A CN201910725571A CN110576620A CN 110576620 A CN110576620 A CN 110576620A CN 201910725571 A CN201910725571 A CN 201910725571A CN 110576620 A CN110576620 A CN 110576620A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- orientation
- fiber
- thin layer
- orientation method
- layer material
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/06—Fibrous reinforcements only
- B29C70/10—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
- B29C70/16—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length
- B29C70/20—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in a single direction, e.g. roofing or other parallel fibres
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Paper (AREA)
Abstract
本发明提供了一种纤维、薄层材料的取向方法，包括如下步骤：在所述纤维、薄层材料中掺入响应物质；对所述掺入响应物质的纤维、薄层材料进行取向化处理。与现有技术相比本发明的取向方法可操作性更强，门槛更低，采用事先掺杂的方式可以更容易的从宏观方面使材料取向化，控制力度大大加强，因此最终得到的材料性能也大大加强，当控制取向为随机取向处理时，可以使得薄层材料具备各向同性的性能，各个方向性能均一。当对纤维或棒状材料采取统一取向处理，可以使所述纤维材料的机械性能大大增强。处理后的纤维材料经过加工又可以用来制备性能良好的薄层材料。
Description
技术领域
本发明属于材料制备领域，具体涉及纤维、薄层材料的取向方法及其应用。
背景技术
对于具有取向的材料，如纤维、纤维增强复合材料等，其取向决定了材料的性能，通常表现为沿着取向方向和垂直取向方向的力学性能存在较大差异。然而在实际应用中，往往要求材料表现出各向同性，以保障材料应用的安全性，因此对取向材料的随机取向分布提出了挑战。在短纤维增强复合材料中，研究人员通过将短纤维和基体的混合能够获得在基体中三维方向随机分布的短纤维，但是该工艺仅适合于该类材料，对于平面内二维取向材料的随机取向分布并不适合。而要制备一维、二维的各向
因此开发一种新的纤维、薄层材料的取向方法来节约成本十分有必要。
发明内容
本发明的目的是提供一种纤维、薄层材料的取向方法，以解决现有薄层材料制备成本过高的技术问题。
本发明一方面提供了一种纤维、薄层材料的取向方法，包括如下步骤：
在所述纤维、薄层材料中掺入响应物质；
对所述掺入响应物质的纤维、薄层材料进行取向化处理。
优选地，所述纤维材料的形状包括纤维状或棒状。
优选地，所述薄层材料的形状为片状。
优选地，所述纤维材料的平均直径≤70μm，长度≤15cm。
优选地，所述薄层材料的的厚度≤150、长度≤15cm、宽度≤15cm。
优选地，所述响应物质包括光、电、磁响应物质中的至少一种。
优选地，所述取向化处理包括对响应物质的对应刺激和机械处理处理中的任意一种或两种组合。
优选地，所述机械处理处理包括风、液流、超声、振动、摆动、旋转中的一种或多种。
优选地，所述掺入响应物质的方式包括负载、包覆、混合中的至少一种。
本发明还提供了所述的取向方法在制备统一取向的纤维材料和各向同性薄层材料中的应用。
与现有技术相比本发明的取向方法可操作性更强，门槛更低，采用事先掺杂的方式可以更容易的从宏观方面使材料取向化，控制力度大大加强，因此最终得到的材料性能也大大加强，当控制取向为随机取向处理时，可以使得薄层材料具备各向同性的性能，各个方向性能均一。当对纤维或棒状材料采取统一取向处理，可以使所述纤维材料的机械性能大大增强。处理后的纤维材料经过加工又可以用来制备性能良好的薄层材料。
本发明的各向同性的薄层材料由于是采用所述取向方法制备，因此具备很均一的机械性能，可避免局部应力过大引起的撕裂。纤维材料由于采用统一取向，使得取向方向的机械性能大大增强。
附图说明
图1为应用本发明方法制备的取向材料的抗拉性能测试。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例一方面提供了一种纤维、薄层材料的取向方法，包括如下步骤：
S01：在所述纤维、薄层材料中掺入响应物质；
S02：对所述掺入响应物质的纤维、薄层材料进行取向化处理。
具体的在所述步骤S01中，所述纤维材料的形状包括纤维状或棒状。需要较为致密度材料时可以采用纤维材料统一取向处理，统一取向后可以在取向方向获得很强的机械性能或其他性能。然后经过后续加工也可以得到薄层材料，也可以将纤维制成绳子，或其他仅需要单一取向的材料。若是通过其他加工方式，热压等进一步的融化则可以采用棒状材料经过统一取向增强性能。
具体的在所述步骤S01中，所述纤维材料的平均直径≤70μm，长度≤15cm。掺杂了响应物质后的纤维或棒状材料，长度太长则会让响应钝化，因此需要控制长度的上限，使得响应具备一定灵敏度。而控制直径则保证其近似一维的属性。
具体的在所述步骤S01中，所述薄层材料的形状为片状。片状材料进行取向处理可以定向处理得到某一方向的定向片状材料，适合于仅在一个方向需要增强的片状材料。也可以随机取向，使得平面内的各个方向性质均一，适用于需要各个方向性质均一的片状材料。
具体的在所述步骤S01中，所述薄层材料的的厚度≤150、长度≤15cm、宽度≤15cm。本发明实施例是针对薄层材料因此设置厚度上限，保证其近似的二维属性。而长和宽的上限也是为了防止响应钝化。
具体的在所述步骤S01中，所述响应物质包括光、电、磁响应物质中的至少一种。光、电、磁的控制条件十分成熟，因此选取这几种响应条件的物质，方便调控。
具体的在所述步骤S02中，所述取向化处理包括对响应物质的对应刺激和机械处理中的任意一种或两种组合。处理响应物质，考虑到基材本身是无响应的，而且响应物质的影响有限，因此可以采用其他辅助方式来调控取向。
更具体的在所述步骤S02中，所述机械处理包括风、液流、超声、振动、摆动、旋转中的一种或多种。采用这些机械手段的力度更大，适用性更广，避免了响应物质局部受力不均的卡壳等情况。根据不同的基材和掺杂物的性质可以选取其中一种或多种手段来辅助。
具体的在所述步骤S02中，所述掺入响应物质的方式包括负载、包覆、混合中的至少一种。这些都是常用的掺杂手段，可以根据基体材料和掺杂材料的具体性质来选择，如果是容易加工的聚合物材料可以采取负载包覆手段，如果是无机材料很难加工，则采取混合方式，尽量使其粒径变小混合更均匀，但是一般都会掺杂融合剂来帮助融合。更具体的，随机取向和统一取向还可以控制掺杂方式，例如仅在某些部位掺杂，其余部位不掺杂，可以控制定向。又例如可以均与掺杂，使得各方面取向机会均等，再辅助一些物理手段使得取向随机。这里所说的掺杂手段只是其中一些，根据具体的应用场景还可以加以调整，如在两头掺杂并同时刺激可以使得纤维取直。也可以在不同部位掺杂并适当刺激改变形态，或者改变层结构，使之具备层次性。
本发明实施例另一方面还提供了所述的取向方法在制备统一取向的纤维材料和各向同性薄层材料中的应用。本方法通过掺杂响应物和辅助手段大大加强的取向的控制度，因此制备出的纤维材料机械强度大大增加，薄层材料也具备平面内的各向同性。当然有需要时也可以制备统一取向的薄层材料。如图1所示为应用本方法制备的取向材料的抗拉性能测试。
Claims (10)
1.一种纤维、薄层材料的取向方法，其特征在于，包括如下步骤：
在所述纤维、薄层材料中掺入响应物质；
对所述掺入响应物质的纤维、薄层材料进行取向化处理。
2.如权利要求1所述的取向方法，其特征在于：所述纤维材料的形状包括纤维状或棒状。
3.如权利要求1所述的取向方法，其特征在于：所述薄层材料的形状为片状。
4.如权利要求1所述的取向方法，其特征在于：所述纤维材料的平均直径≤70μm，长度≤15cm。
5.如权利要求1所述的取向方法，其特征在于：所述薄层材料的的厚度≤150μm、长度≤15cm、宽度≤15cm。
6.如权利要求1所述的取向方法，其特征在于：所述响应物质包括光、电、磁响应物质中的至少一种。
7.如权利要求1所述的取向方法，其特征在于：所述取向化处理包括对响应物质的对应刺激和机械处理中的任意一种或两种组合。
8.如权利要求7所述的取向方法，其特征在于：所述机械处理包括风、液流、超声、振动、摆动、旋转中的一种或多种。
9.如权利要求1所述的取向方法，其特征在于：所述掺入响应物质的方式包括负载、包覆、混合中的至少一种。
10.如权利要求1-9任一所述的取向方法在制备统一取向的纤维材料和各向同性薄层材料中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910725571.4A CN110576620A (zh) | 2019-08-07 | 2019-08-07 | 纤维、薄层材料的取向方法及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910725571.4A CN110576620A (zh) | 2019-08-07 | 2019-08-07 | 纤维、薄层材料的取向方法及其应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110576620A true CN110576620A (zh) | 2019-12-17 |
Family
ID=68810502
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910725571.4A Pending CN110576620A (zh) | 2019-08-07 | 2019-08-07 | 纤维、薄层材料的取向方法及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110576620A (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1740228A (zh) * | 2005-09-01 | 2006-03-01 | 沈阳建筑大学 | 增强体定向排列的复合材料及其制备方法 |
| WO2016057853A1 (en) * | 2014-10-08 | 2016-04-14 | Massachusetts Institute Of Technology | Self-transforming structures |
| CN107033279A (zh) * | 2017-05-22 | 2017-08-11 | 深圳先进技术研究院 | 一种可变形的刺激响应材料及其制备方法和刺激响应柔性微电极阵列 |
| CN107672085A (zh) * | 2016-08-01 | 2018-02-09 | 波音公司 | 力响应性预浸渍复合方法、系统和装置 |
-
2019
- 2019-08-07 CN CN201910725571.4A patent/CN110576620A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1740228A (zh) * | 2005-09-01 | 2006-03-01 | 沈阳建筑大学 | 增强体定向排列的复合材料及其制备方法 |
| WO2016057853A1 (en) * | 2014-10-08 | 2016-04-14 | Massachusetts Institute Of Technology | Self-transforming structures |
| CN107672085A (zh) * | 2016-08-01 | 2018-02-09 | 波音公司 | 力响应性预浸渍复合方法、系统和装置 |
| CN107033279A (zh) * | 2017-05-22 | 2017-08-11 | 深圳先进技术研究院 | 一种可变形的刺激响应材料及其制备方法和刺激响应柔性微电极阵列 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Hossain et al. | Flexural and compression response of woven E-glass/polyester–CNF nanophased composites | |
| US20190062956A1 (en) | Fiber tow treatment system and method | |
| Huang et al. | The intrinsic nanofibrillar morphology of polyaniline | |
| DE60129676T2 (de) | Verfahren zur herstellung von makroskopischen fasern und bändern aus kolloidalteilchen, insbesondere aus kohlenstoffnanoröhren | |
| Liu et al. | The interfacial strength and fracture characteristics of ethanol and polymer modified carbon nanotube fibers in their epoxy composites | |
| US8128854B2 (en) | Connection between members | |
| US9469740B2 (en) | Carbon-fiber-reinforced plastic and process for producing same | |
| US11820880B2 (en) | Compositions and methods for carbon fiber-metal and other composites | |
| US20120085970A1 (en) | Composite Materials Reinforced with Carbon Nanotube Yarns | |
| CN103329322B (zh) | 多孔电极基材、其制造方法、膜-电极接合体、固体高分子型燃料电池、前体片材、及原纤维状纤维 | |
| US10458061B2 (en) | Composite material and molded article | |
| US20180327556A1 (en) | Composite structure having nanoparticles for performance enhancement | |
| Liu et al. | Fabrication, mechanical properties and failure mechanism of random and aligned nanofiber membrane with different parameters | |
| CN106012099B (zh) | 一种导电PAN/rGO同轴纳米纤维及其制备方法 | |
| CN201284386Y (zh) | 静电纺丝取向调节收集装置 | |
| Gaymans et al. | Impregnation of a glass fibre roving with a polypropylene melt in a pin assisted process | |
| CN102237153A (zh) | 导电膜及其制造方法 | |
| Sun et al. | High performance carbon nanotube/polymer composite fibers and water-driven actuators | |
| CN105907009A (zh) | 导电高分子复合材料的制备及其在应变传感器中的应用 | |
| Song et al. | Fiber alignment and liquid crystal orientation of cellulose nanocrystals in the electrospun nanofibrous mats | |
| CN103883076A (zh) | 基于压电陶瓷的智能混杂复合frp预应力筋及其制备方法 | |
| Jiménez-Suárez et al. | Effect of filtration in functionalized and non-functionalized CNTs and surface modification of fibers as an effective alternative approach | |
| JP2015078260A (ja) | 高導電性炭素繊維素材及びそれを用いた成形方法 | |
| CN107674385A (zh) | 一种增韧降阻碳纤维复合材料的制备方法 | |
| CN110576620A (zh) | 纤维、薄层材料的取向方法及其应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20191217 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |