CN112939623A - 一种太空笔笔尖的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太空笔笔尖的制备方法，其以碳基材或陶瓷基材为原料，向所述碳基材或陶瓷基材加入制孔剂，压制成型，通过热水对所述制孔剂进行胶质转化，之后在450‑650℃下进行高温烧结，加工成型，即得所述太空笔笔尖；所述制孔剂为在冷水中不具有溶解性，在热水中则转化为胶质的植物淀粉，所述植物淀粉中支链淀粉占比大于等于85％。本发明所制得的太空笔笔尖毛细孔结构分布非常均匀，极大改善了供墨的流畅性以及供墨压力的稳定性，保证墨水顺利、均匀出水。

Description

一种太空笔笔尖的制备方法
技术领域
本发明属于太空笔技术领域，具体涉及一种太空笔笔尖的制备方法。
背景技术
太空笔是为宇航员设计的专用笔。其核心技术是要求在无重力状态之下能够使用。一般的钢笔和圆珠笔是借助液滴重力完成笔尖出墨，因此无法在无重力状态下使用；铅笔虽不受无重力环境条件约束，但铅笔芯断裂后，在无重力的空间中飘浮，可能飘进鼻腔和眼睛，或因为具有导电性极易引起电路短路，而且铅笔的笔芯和木头在纯氧的环境中很容易快速燃烧，危险性极高，因此，在太空舱环境内使用风险很大。为解决这个问题，美国开发出了太空圆珠笔，供宇航员在太空环境下使用，但是售价非常高。现在，中国也提出了太空中性笔、太空圆珠笔、多功能太空笔等不同原理的太空笔。性能优良的太空笔除了可以适用于航天之外，还可在登山、潜水、探险旅游、极地考察探险等恶劣环境中使用。
目前，国内提出了一种新型的太空笔，它是根据虹吸仿生学原理所研制发开，具体采用具有毛细孔的仿生材料输送墨水，其笔芯可以克服重力作用，保证墨水顺利出水，但是笔尖的材料选择及加工方法仍然是难点，存在制备方法复杂，制作成本高，供墨压力不稳定的问题，如何通过简单、低成本的方法制备出性能优异的太空笔是目前急需解决的问题。
发明内容
本发明提出一种太空笔笔尖的制备方法，以克服现有技术中存在的制备方法复杂，制作成本高，供墨压力不稳定的问题。
本发明的目的是提供一种太空笔笔尖的制备方法，具体过程如下：
以碳基材或陶瓷基材为原料，向所述碳基材或陶瓷基材加入制孔剂，压制成型，通过热水对所述制孔剂进行胶质转化，之后在450-650℃下进行高温烧结，加工成型，即得所述太空笔笔尖；
所述制孔剂为在冷水中不具有溶解性，在热水中则转化为胶质的植物淀粉，所述植物淀粉中支链淀粉占比大于等于85％。
优选地，所述制孔剂为藕粉或葛根粉。
更优选地，所述制孔剂的粒度为0.2μm～0.3μm；所述制孔剂添加量为所述碳基材或陶瓷基材重量的5-15％。
优选地，所述碳基材为0.2μm-0.3μm的实心碳纤维或0.3μm-0.4μm的空芯碳纤维管形成的直径为0.5-2.0mm纤维束。
优选地，所述热水为65℃以上的热水。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过简单的方法制备得到了性能优良的太空笔笔尖，所制得的太空笔笔尖毛细孔结构分布非常均匀，极大改善了供墨的流畅性以及供墨压力的稳定性，保证墨水顺利、均匀出水很好的解决了太空笔笔尖的加工问题。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，通过下面给出的本发明的具体实施例可以进一步了解本发明，但它们不是对本发明的限定。对于本领域的技术人员根据上述发明内容所作的一些非本质的改进与调整，也视为落在本发明的保护范围内。
现有技术公开了一种太空笔，该太空笔是根据虹吸仿生学原理，采用具有毛细孔的仿生材料制成的笔芯进行墨水的输送，该太空笔可以克服重力作用进行书写，保障宇航员在太空舱外活动时，在高真空环境下记录写字的需求。具体的，该太空笔的核心部件为太空笔芯，太空笔芯包括笔芯本体，笔芯本体具有用于存储油墨的存储部及笔芯，笔芯包括笔芯体和笔尖，笔芯体浸润在存储部的油墨中，笔尖设于笔芯体一端，是用来书写的一端，笔尖与笔芯体为一体成型且均具有相互连通的毛细孔，这种笔可以在倒立情况下进行书写，满足宇航员的书写需求。
笔尖作为太空笔的核心部件，对产品的价格和性能影响都非常大，基于此，本发明提供了一种太空笔笔尖的制备方法，该方法通过简单的方法制备出符合上述太空笔的笔尖，不仅成本低廉，而且出墨顺畅，使用时稳定性非常好，并可多次重复使用。该太空笔笔尖的制备方法，其具体过程如下：
以碳基材或陶瓷基材为原料，向这些碳基材或陶瓷基材加入制孔剂，压制成型，通过热水对制孔剂进行胶质转化，之后在450-650℃下进行高温烧结，加工成型，即得太空笔笔尖。
需要说明的是，本方法中，所使用的制孔剂为在冷水中不具有溶解性，在热水中则转化为胶质的植物淀粉，植物淀粉中支链淀粉占比大于等于85％。例如藕粉、葛根粉等这些支链淀粉占比比较高的物质，在冷水或常温水(≦40℃)中是不溶解的，而在热水中则转化为胶质，采用藕粉或葛根粉混杂在基材中，通过热水处理后，做出来的产品其毛细孔结构分布非常均匀，毛细孔孔率高。
下面结合具体实施例对本发明创造进行举例说明。
实施例1
本实施例一种太空笔笔尖的制备方法，具体过程如下：向50g 0.2μm-0.3μm的实心碳纤维形成的直径0.5-2.0mm纤维束中加入粒度为0.2μm～0.3μm的葛根粉5g，充分混合均匀，采用模具压制成型，加工成坯料，将该坯料加入到80℃的热水中进行充分溶胀，使葛根粉在热水的作用下进行胶质转化，之后在520℃下进行高温烧结，加工成型，即得所述太空笔笔尖。
实施例2
本实施例一种太空笔笔尖的制备方法，具体过程和实施例1相同，不同之处仅在于制孔剂不同，本实施例所采用的制孔剂为粒度为0.2μm～0.3μm的藕粉，具体方法在这里就不一一详述。
实施例3
本实施例一种太空笔笔尖的制备方法，具体过程和实施例1相同，不同之处仅在于所用基材不同，本实施例所采用的基材为尺寸为0.3μm-0.4μm的空芯碳纤维管形成的直径0.5-2.0mm纤维束，具体方法在这里就不一一详述。
实施例4
本实施例一种太空笔笔尖的制备方法，具体过程和实施例1相同，不同之处仅在于：向50g 0.2μm-0.3μm的实心碳纤维形成的直径0.5-2.0mm纤维束中加入粒度为0.2μm～0.3μm的葛根粉2.5g，具体方法在这里就不一一详述。
实施例5
本实施例一种太空笔笔尖的制备方法，具体过程和实施例1相同，不同之处仅在于：向50g 0.2μm-0.3μm的实心碳纤维形成的直径0.5-2.0mm纤维束中加入粒度为0.2μm～0.3μm的葛根粉7.5g，具体方法在这里就不一一详述。
实施例6
本实施例一种太空笔笔尖的制备方法，具体过程和实施例1相同，不同之处仅在于制备过程中高温烧结的温度不同，本实施例所采用的烧结温度为450℃，具体方法在这里就不一一详述。
实施例7
本实施例一种太空笔笔尖的制备方法，具体过程和实施例1相同，不同之处仅在于制备过程中高温烧结的温度不同，本实施例所采用的烧结温度为650℃，具体方法在这里就不一一详述。
实施例1-实施例7均通过简单的方法制备得到了性能优良的太空笔笔尖，所制得的太空笔笔尖毛细孔结构分布非常均匀，极大改善了供墨的流畅性以及供墨压力的稳定性，保证墨水顺利、均匀出水很好的解决了太空笔笔尖的加工问题。
需要进一步说明的是，本发明提供的制备方法不仅可以用来制备太空笔笔尖，亦可以用来制备太空笔笔芯体，得到具有良好毛细结构的材料。
需要说明的是，本发明中涉及数值范围时，应理解为每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用，由于采用的步骤方法与实施例相同，为了防止赘述，本发明描述了优选的实施例。尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种太空笔笔尖的制备方法，其特征在于，具体过程如下：
以碳基材或陶瓷基材为原料，向所述碳基材或陶瓷基材加入制孔剂，压制成型，通过热水对所述制孔剂进行胶质转化，之后在450-650℃下进行高温烧结，加工成型，即得所述太空笔笔尖；
所述制孔剂为在冷水中不具有溶解性，在热水中则转化为胶质的植物淀粉，所述植物淀粉中支链淀粉占比大于等于85％。
2.根据权利要求1所述的太空笔笔尖的制备方法，其特征在于，所述制孔剂为藕粉或葛根粉。
3.根据权利要求2所述的太空笔笔尖的制备方法，其特征在于，所述制孔剂的粒度为0.2μm～0.3μm。
4.根据权利要求3所述的太空笔笔尖的制备方法，其特征在于，所述制孔剂的添加量为所述碳基材或陶瓷基材重量的5-15％。
5.根据权利要求1所述的太空笔笔尖的制备方法，其特征在于，所述碳基材为0.2μm-0.3μm的实心碳纤维或0.3μm-0.4μm的空芯碳纤维管形成的直径0.5-2.0mm纤维束。
6.根据权利要求1所述的太空笔笔尖的制备方法，其特征在于，所述热水为65℃以上的热水。
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