CN113103496A - 多核芯纤维复合材料内正交结构件制作工艺、凝胶体发泡材料及其专用塑型装置 - Google Patents

多核芯纤维复合材料内正交结构件制作工艺、凝胶体发泡材料及其专用塑型装置 Download PDF

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Abstract

本发明属于纤维复合材料加工制造技术领域，具体涉及多核芯纤维复合材料内正交结构件制作工艺、凝胶体发泡材料及其专用塑型装置。制作工艺包括核芯前塑体制备步骤、核芯前塑体装模步骤以及纤维壳体和核芯架构一体成型步骤；核芯前塑体制备步骤中使用凝胶体发泡材料。凝胶体发泡材料包括凝胶载体和均匀分布在凝胶载体内的发泡材料。本发明提供的多核芯纤维复合材料内正交结构件制作工艺，具有强度高、重量轻、稳定性好以及适用性强以及核芯塑型操作效率高、塑型效果好以及有利于环境保护并且不会影响操作人员身体健康等技术效果。

Description

多核芯纤维复合材料内正交结构件制作工艺、凝胶体发泡材 料及其专用塑型装置
技术领域
本发明属于纤维复合材料加工制造技术领域，具体涉及多核芯纤维复合材料内正交结构件制作工艺和凝胶体发泡材料及其专用塑型装置。
背景技术
随着世界经济水平和技术水平的不断发展，人们对现有各种装备或场所的板材的强度和重量以及使用性能等提出了更多的要求。比如用作厂房或住宅地板、壁板或顶棚的板材，或者用作工程车辆或工业设备壳体的板材，一般是用金属或非金属材料(比如塑胶)制作而成的，在安装时候存在现场工人劳动负荷强、易造成安全隐患以及施工难度大等技术问题；在使用过程中也存在易腐蚀、易变形、强度达不到要求、抗震性能差等问题。为了解决这些问题，厂商们纷纷研制出了基于纤维复合材料的替代品。这些纤维复合材料的板材制品，在具有优异的机械强度之外，还具有现有金属或塑料板材所欠缺的许多性能，比如拉伸强度高、耐腐蚀性好、抗震性能和抗冲击性能优异等优点。然而，限于结构和工艺等方面的局限性，现有纤维复合材料板材在使用过程中仍然存在一些问题。比如在机翼和各种涡轮机叶片的应用中，现有纤维复合材料叶片一般为实体或空心结构或分体式单核心结构，仍然存在重量不够轻、强度不够大、抗震性能差、启动扭矩过大以及稳定性不足等问题。下面以风力发电机叶片的技术发展现状为例，对各种现有技术的优点和缺陷进行详细介绍。
在气候恶化和环境保护压力的推动下，人们对于清洁能源的需要将会迎来跳跃式的发展。据国际风能委员会预计，全球风能发电量将在2022年增长至1000GW，风力发电设备的国际市场是巨大的，当前风叶的生产成本占到整个风力发电设备总成本的15％左右，这意味着风叶这一风力发电设备的关键部件将会有150亿美元的市场份额。
早期的风力发电设备由于采用单片式结构的风叶，存在强度不够、容易折断失效等问题。
现代的设计理念是以风翼作为风叶的基础结构，存在不能有效俘获风能、要求风速较高(至少22英里/小时)以及启动扭矩过高等缺陷。当前主流的设计方案是使用具有半核芯结构的机翼型风叶，每一个风叶包括两个独立成型的半风叶，两个半风叶通过设置于其间的泡沫材料粘接在一起。设置在风叶中间的泡沫塑料结构可以起到降低震动、噪音以及增加风叶稳定性的效果。但是由于采用了分体式的风叶结构，这种风叶存在容易沿接缝处开裂以及机械强度不足等弊端。据调查，在大型风力发电机组上目前约有100000只具有这种半核芯结构的风叶需要维修或更换，后期维护费用巨大。
另一方面，由于家用能量的消耗巨大，一些公司正在致力于开发低风速和低海拔的风能解决方案。举例而言，假如一个美国家庭屋主每年的能量消耗费用包括燃油和燃气在内约为15000美元，而市场上目前5kW的风力发电机组的装机费用约为7500美元，如果这个家庭选择使用风能的话，那么他们每年将会从清洁能源的利用上获得7500美元的收益。在居民住宅和商业建筑中，低速风能市场是巨大的，但是目前还没有可行的解决方案。
在美国，约有7500万户独立住宅、3000万户公寓楼和600万的写字楼可以配备低速风能发电设备，潜在的市场收入超过5600亿/年。美国大概有7500万个独立居民住宅，平均能量消费为2400美元/年，以装备风能发电设备可以产出约为年能量平均消费额50％利润或者说每年能够产出1200美元收益计，那么三年后全国每年的该项收益将会是1800亿美元。另外的300万户公寓楼住户，以每栋公寓楼20户计算，平均能量消费是20000美元/年。按照10000美元/年的收益计算，市场需求是3000亿美元/年。低风速低海拔的风能发电同样可以在商业写字楼方面得到应用，以平均30600美元的能量消费计，根据2012年全美国一共560万栋商业写字楼的规模计算，潜在的市场容量是860亿美元/年。
在清洁能源的倡议下，各国政府会在不久的将来大力推进或者强制实施可再生能源的利用，因而，研发一种高效率、低能耗、低故障率以及适用于低风速、低海拔发电的风力发电风叶将会具有巨大的社会意义和经济意义。同时，研发一种具有更高的机械强度、更好的抗震性能、更完美的机械结构以及更加优异的强重比(强度/重量)的结构件例如板材以及相应的加工工艺对于社会经济和技术发展的进步性而言，都有着非常重要的意义。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明基于理论分析和现场实践，提供了多核芯纤维复合材料内正交结构件制作工艺和凝胶体发泡材料及其专用塑型装置，该工艺制作的多核芯纤维复合材料内正交结构件可以用作各种规模各种风速风力发电机组的风叶或者其他对强度要求较高的板材或其他应用环境，有利于提高设备的机械强度，降低设备的能源消耗，拓展设备的适用范围，改善现有设备或设施的使用性能。
本发明为解决其技术问题而提供的多核芯纤维复合材料内正交结构件制作工艺为：
一种多核芯纤维复合材料内正交结构件制作工艺，包括：
核芯前塑体制备步骤，采用凝胶体发泡材料制作核芯前塑体，凝胶体发泡材料包括凝胶载体和均匀分布在凝胶载体内的发泡材料；或者，凝胶体发泡材料包括凝胶载体、发泡材料和化学活化热溶剂，发泡材料和化学活化热溶剂均匀分布在凝胶载体内；
核芯前塑体装模步骤，将若干个核芯前塑体制备步骤中制作的核芯前塑体按照预定的空间布局置入模具，并用纤维材料层封装所述核芯前塑体；
纤维壳体和核芯架构一体成型步骤，升高模腔温度，在发泡材料膨胀压力的作用下，核芯室墙体和结构面板同步成型，形成包括有至少两个核芯室的结构件壳体；同时，核芯前塑体内的发泡材料膨胀充填每个核芯室，形成核芯室墙体内正交于结构面板的多核芯空间架构。
作为本发明提供的多核芯纤维复合材料内正交结构件制作工艺的优选，在前述各种多核芯纤维复合材料内正交结构件制作工艺中，发泡材料的单体颗粒具有微胶囊结构，微胶囊结构包括塑胶材质的胶囊壳体，胶囊壳体内封装有发泡材料。
作为本发明提供的多核芯纤维复合材料内正交结构件制作工艺的优选，凝胶体发泡材料内还封装有导热助剂，导热助剂可以为固体和/或液体，优选为钙材料。
作为本申请提供的多核芯纤维复合材料内正交结构件制作工艺的优选，发泡材料的单体粒径在10-30微米之间，单体密度为0.02g/cm3，膨胀系数介于50-70之间；并且，发泡材料可以在70℃维持不低于7kg/cm2的压强。
作为本发明提供的多核芯纤维复合材料内正交结构件制作工艺的优选，凝胶体发泡材料中发泡材料的体积百分比含量不低于50％。进一步优选地，凝胶体发泡材料中发泡材料的体积百分比含量不低于75％。
作为本发明提供的多核芯纤维复合材料内正交结构件制作工艺的优选，凝胶载体为外观均匀并保持一定形态的弹性半固体，例如地板胶、填缝胶等等，发泡材料优选为具有微胶囊结构的发泡材料。
本发明多核芯纤维复合材料内正交结构件制作工艺中所使用的凝胶体发泡材料为：
一种凝胶体发泡材料，用于发泡材料的塑型，其特征在于：该凝胶体发泡材料包括凝胶载体和均匀分布在凝胶载体内的发泡材料。
作为凝胶体发泡材料的优选，凝胶体发泡材料中发泡材料的体积百分比含量不低于50％。
作为凝胶体发泡材料的优选，凝胶体发泡材料还包括化学活化热溶剂。
作为凝胶体发泡材料的优选，凝胶体发泡材料内还封装有导热助剂，导热助剂为固体和/或液体，优选为钙材料。
作为凝胶体发泡材料的优选，凝胶体发泡材料内的发泡材料具有微胶囊结构，微胶囊结构包括胶囊壳体和封装在胶囊壳体的发泡材料。
本发明多核芯纤维复合材料内正交结构件制作工艺中所使用的凝胶体发泡材料专用塑型装置为：
一种凝胶体发泡材料专用塑型装置，用于完成凝胶体发泡材料的塑型，其特征在于：包括胶筒和压胶机构；胶筒用于容纳凝胶体发泡材料，压胶机构用于将容纳在胶筒中的凝胶体发泡材料压出胶筒。
作为凝胶体发泡材料专用塑型装置的优选，压胶机构包括胶塞、活塞杆和压动部件；胶塞固定在活塞杆的一端并且装配在胶筒内，压动部件连接在活塞杆上并且设置于胶筒的外部；通过操作压动部件能够将容纳在胶筒中的凝胶体发泡材料压出胶筒。
本申请的技术效果主要体现在以下几个方面：
采用本申请工艺制作的多核芯纤维复合材料内正交结构件，由于采用了多核芯内正交空间结构，以及采用了纤维壳体和核芯架构一体化的热成型工艺，具有更高的强度、更好的强重比，更优异的稳定性和抗震性，以及更加完美的空间架构。以风力发电机叶片的应用为例，采用本申请工艺制作的多核芯纤维复合材料内正交叶片，解决了现有技术中存在的技术问题，促进了风力发电以及相关技术领域的突破性进步。
第一，突破现有技术中采用分体式条带状风叶的技术局限，采用强度高、重量轻的大面积纤维叶片作为风叶，在保证同等发电功率的前提下，启动扭矩大幅降低，有效捕风面积成倍增长，可以同时适用于在强风速和低风速的自然环境中使用，有效提高了发电效率。
第二，突破现有技术中分体式半核芯组装技术方案的技术局限，采用一体成型的多核芯内正交的技术方案，纤维壳体和塑料核芯可以通过本申请提供的叶片制作工艺一体成型，由于具有多个充填核芯和多个核芯室墙体，不但有效增加了叶片整体的机械强度，显著降低了叶片转动时候的震动和噪音，提高了叶片运转时候的稳定性，还有效提高了叶片纤维壳体和充填核芯之间连接的紧密程度，提高了叶片整体的可靠性。另一方面，多核芯一体成型的技术方案，还使得大面积叶片结构的技术方案在提高发电效率和降低启动扭矩方面的作用成为现实。
第三，突破现有技术中塑料核芯和叶片面板非正交结构的技术局限，可以在纤维壳体和多核芯同步成型的同时，加工出核芯室墙体正交或垂直于叶片面板的多核芯空间架构，这种空间架构是理论上最有利于提高叶片抗压能力、减少震动和降低运转噪音的最强和最完美结构。由于现有技术中并不存在本申请提供的多核芯纤维复合材料内正交结构件以及相应的制作工艺，本申请公开的技术方案填补了市场空白，解决了现有技术中存在的技术问题，具有明显的技术进步性和社会经济环保意义。
第四，本申请提供的多核芯纤维复合材料内正交结构件制作工艺和凝胶体发泡材料及其专用塑型装置，具有核芯塑型操作效率高、塑型效果好以及有利于环境保护并且不会影响操作人员身体健康等技术效果。
为使本发明的技术方案及技术效果更加清楚、明确，以下结合说明书附图和具体实施方式对本发明公开的多核芯纤维复合材料内正交结构件以及相应的制作工艺进行详细说明。
附图说明
图1：优选实施例一中叶片结构整体透视图；
图2：图1中A-A截面图；
图3：优选实施例一中叶片制作工艺示意图；
图4：优选实施例二中叶片结构整体透视图；
图5：优选实施例三中蜂窝状核芯室结构示意图；
图6：优选实施例中胶枪结构示意图；
图7：优选实施例中胶枪剖面示意图；
图8：本申请中内正交结构的含义说明图。
标识说明：
10-壳体，20-核芯；
110-结构面板，120-核芯室，130-核芯室墙体。
具体实施方式
优选实施方式一：风力发电机叶片的应用
请参阅图1和图2，本申请优选实施例一中公开了一种扇面状多核芯纤维复合材料叶片，其包括封闭型的壳体10，壳体10包括两个结构面板110(也即叶片面板)，组装风力发电机转子的时候，两个结构面板110分别形成风叶的前面板和风叶的后面板；壳体10整体造型为扇面状，扇面状壳体10的表面积为现有同样长度条带状风叶的6-10倍，有效捕风面积得到成倍增长。
壳体10内设置有五个锥体型的核芯室120，核芯室120沿着壳体10的径向方向延伸，且沿着壳体10的圆周方向均匀分布。五个核芯室120中每两个相邻的核芯室120之间设置有核芯室墙体130，核芯室墙体130内正交于结构面板110，壳体10和核芯室墙体130的材质均为碳纤维材料复合材料；核芯室120内设置有由泡沫塑料形成的核芯20，核芯20充满核芯室120；结构面板110、核芯室120、核芯室墙体130和核芯20通过图3所示的纤维材料和泡沫塑料热成型工艺一体成型，也即通过本申请要求保护的多核芯纤维复合材料内正交结构件制作工艺一体成型。
请参阅图3，本申请提供的多核芯纤维复合材料内正交结构件的制作工艺包括如下步骤：
核芯前塑体制备步骤，采用凝胶体发泡材料制作核芯前塑体，凝胶体发泡材料包括凝胶载体和均匀分布在凝胶载体内的发泡材料；其中凝胶载体为外观均匀并保持一定形态的弹性半固体，可以是地板胶、填缝胶等等，发泡材料优选为具有微胶囊结构的发泡材料，发泡材料的体积百分比含量不低于50％，优选为75％以上。凝胶体发泡材料同时具备良好的塑型特性、发泡性能以及防止核芯降解和收缩功能，同时还能够避免在核芯前塑体制备步骤中因发泡材料扬尘而造成环境污染，影响操作人员和周围人群的身体健康。
核芯前塑体装模步骤，将若干个核芯前塑体制备步骤中制作的核芯前塑体按照预定的空间布局或需要的空间布局置入模具(本实施例中为沿径向延伸、沿着圆周方向均布)，并用纤维材料层完全封装。具体操作可以是：在模具内设置纤维材料层，将核芯前塑体制备步骤中制作的若干个核芯前塑体按照图3中所示的空间布局置入模具内，并用纤维材料层将核芯前塑体完全封装；或者，也可以先使用纤维材料层将若干个核芯前塑体按照图3中所示的空间布局完全封装，然后再将封装后的核芯前塑体连同纤维材料层一起装入模具。
纤维壳体和核芯架构一体成型步骤，将模腔内温度先后升高和降低至与纤维材料层和发泡材料相适应的熔化温度和固化温度，在发泡材料膨胀压力的作用下，核芯室墙体130和结构面板110同步成型，形成包括有若干个核芯室120的封闭型的壳体10；同时，核芯前塑体内的发泡材料膨胀充填每个核芯室120，形成核芯室墙体130内正交于结构面板110的多核芯空间架构。
可以使用现有技术中可以得到的任何发泡塑料作为本申请中的核芯材料，只要能够实现可以在碳纤维材料或玻璃纤维材料固化前维持一定的压力，以使得在热成型工艺中形成的核芯室墙体130内正交于结构面板110，即可应用于本申请提供的技术方案，并取得预期的技术效果。举例而言，本优选实施例中采用单体粒径在10-30微米之间、单体密度为1.03g/cm3之间、膨胀系数介于50-70之间的发泡材料作为核芯材料，取得了完美的纤维壳体和核芯架构同步成型效果。本优选实施例中使用的发泡材料可以在碳纤维材料或玻璃纤维材料固化前维持一定的压力(具体为在70℃前可以维持不低于7kg/cm2的压强)，从而使得在热成型工艺中形成的核芯室墙体130可以内正交于结构面板110。如果使用的发泡材料不能在纤维材料固化前维持一定的压力，会使得核芯室墙体不能内正交或垂直于结构面板，进而会影响到成品的技术性能，比如抗风强度、启动扭矩和低风速捕风效率等技术参数。不失一般性，任何其他现有技术中能够得到的发泡塑料、发泡塑料组合或者发泡塑料和其他材料的组合，在满足可以在碳纤维材料或玻璃纤维材料固化前维持一定的压力，以使得在热成型工艺中形成的核芯室墙体内正交于叶片面板的前提下，均可以作为本申请中的核芯材料。因而，所有采用其他发泡塑料、发泡塑料组合或者发泡塑料和其他材料的组合进行的替换或变形，均属于本发明要求保护的范围。作为优选，本申请使用的发泡材料的单体颗粒具有微胶囊结构，微胶囊结构包括塑胶材质的胶囊壳体，胶囊壳体内封装有发泡材料。由于微胶囊颗粒分散比较均匀，并且熔解后发泡材料的释放比较快速和集中，因而具有微胶囊结构的发泡材料具有受热均匀、导热快速、发泡同步性好等技术特点。
随着风力发电规模的不断增长和风力发电应用环境的不断发掘，风叶的体积和结构也需要不断的变化，以适应规模和应用场景的变化，这给风叶研发和制造厂商提出了更高的要求。有别于传统的条带状叶片设计理念，本申请的发明人发现，高强度、轻量级的扇形叶片不但更加有助于提高风能的捕获效率，还使得低风速、低海拔和低扭矩的应用成为可能。在叶片长度相等的前提下，本申请提供的扇面状多核芯纤维复合材料叶片的有效捕风面积是传统条带状叶片捕风面积的6-10倍。现有技术中具有半核芯结构的传统风叶，以功率为5kW和风翼长度为9英尺为例，叶片的表面积约为15平方英尺。采用本申请提供的扇型多核芯纤维复合材料叶片，在同样是15平方英尺的表面积的前提下，风翼的长度仅为2.5英尺。
据实际检测，在5kW发电机组的应用中，本申请提供的扇面状多核芯纤维复合材料叶片在11-13英里/小时的风速下，能够以1000-1600转/分钟的速度运转，而提供风力的风机的转速为3000转/分钟。并且，在3英里/小时的风速条件下，还具有0.1NM的超低启动扭矩，而风机的总重仅为15kg，可见，采用本发明工艺制作而成的多核芯纤维复合材料叶片，可以在极低的风速下正常运转，维持持续的能量产出。
通过本发明提供的多核芯纤维复合材料内正交结构件制作工艺，可以制备出具有多核芯结构且核芯的墙体内正交于叶片面板的叶片，这种多核芯墙体和面板内正交结构是目前强度最高、强重比最优化的纤维复合材料叶片结构。以685g总重的应用为例，叶片的最厚处尺寸为7mm，最薄处的厚度为3mm。
本发明提供的多核芯纤维复合材料结构件制作工艺中，多核芯空间架构和纤维壳体通过纤维材料和泡沫塑料热成型工艺一体成型。用于形成核芯的泡沫塑料可以在碳纤维材料或玻璃纤维材料固化前维持一定的压力，从而可以在热成型工艺中同步形成内正交于叶片面板的多个核芯室墙体。
现有技术中的各种纤维复合材料加工工艺均无法生产出本发明提供的多核芯纤维复合材料叶片的纤维壳体结构以及面板和核芯室墙体正交的核芯结构，所制作的条带状叶片也达不到本发明提供的多核芯纤维复合材料叶片的机械强度和强重比。本发明提供的多核芯纤维复合材料叶片中，由于核芯室墙体内正交于叶片的叶片面板，可以允许大面积超薄型的叶片面板具有足够的强度以抵抗风力产生的压力。
现有技术中的纤维热成型风叶制品中，通过采用分立式半核芯叶片以及泡沫塑料充填结构，降低风叶的震动和噪音，提高稳定性。数十年来，在纤维热成型工艺和风叶结构方面基本没有什么创新，造成近年来风力发电整体效率不高，投入产出比较大，以及不能适用于低风速和低海拔发电的等新的应用需求。本申请通过使用高密度、低重量的发泡塑料作为核芯的芯材，以及采用扇形的大面积叶片和多核芯的内部空间架构，有效降低了叶片在高速运转时候的震动和噪音，提高了叶片的稳定性，同时还具有强大的风能捕获能力以及很小的启动扭矩，可以广泛适用于住宅发电和商业写字楼发电等应用环境。
优选实施方式二：风力发电机叶片的另一个应用
图4所示为本申请多核芯纤维复合材料内正交结构件及其制作工艺的另一种实施方式。在本优选实施例中，壳体10内的核芯室120以及充填在核芯室120内的核芯20整体为环状结构，核芯室120沿着壳体10的圆周方向延伸，且沿着壳体10的径向均匀分布。与叶片的结构变化相适应，在核芯前塑体制备步骤中用凝胶体发泡材料制作的核芯前塑体也为环状结构；在核芯前塑体装模步骤中，核芯前塑体也需要按照沿着径向均布、沿着圆周方向延伸的空间布局放置。其他方面与优选实施方式一相同，所述领域技术人员可以参照实施。
优选实施例三：厂房、居室或其他板材的应用
在本发明另一个优选实施例中，公开了一种强度高、重量轻的内正交板状结构件，该板状内正交结构件可以是平板或弧形板或曲面板，可以广泛用于制作各种板材比如居室或厂房的地板、壁板、天花板或轮船、车辆、设备的外壳结构。请参阅图5，壳体内的多个核芯室为蜂窝状结构，在其他的实施例中，当然还可以开发出其他的多核芯空间架构，比如正交或斜交的网格状结构等，多个核芯室在壳体内均匀分布，且核芯室墙体内正交于壳体的面板。与结构变化相适应，在核芯前塑体制备步骤中，用凝胶体发泡材料制作的核芯前塑体也为蜂巢单元结构；在核芯前塑体装模步骤中，核芯前塑体需要按照立体蜂窝的空间架构放置并用纤维材料层封装。其他方面与优选实施方式一和优选实施例二基本相同，所述领域技术人员可以参照实施。
优选实施例四：常规风刀式或条带状风力发电机叶片的应用
将本申请优选实施例一和优选实施例二中公开的多核芯纤维复合材料叶片用作风力发电机的转子叶片，无疑会取得十分有益的技术效果。其中最为简单可行的的技术方案是赋予现有的风刀叶片以纤维复合材料多核芯内正交结构，使现有的风刀叶片既具有本申请前已述及的各种优点，又能完美适应已装机的各种配套设施。因此，本申请公开的多核芯纤维复合材料内正交结构件制作工艺以及相应的多核芯纤维复合材料内正交结构件在传统风刀叶片方面的直接应用，同样也属于本申请的保护范围。
优选实施例五：使用凝胶体发泡材料和化学活化热溶剂的多核芯纤维复合材料结构件制作工艺
本实施例中公开的多核芯纤维复合材料结构件制作工艺包括：
核芯前塑体制备步骤，用凝胶体发泡材料和化学活化热溶剂制作核芯前塑体。其中的凝胶体发泡材料包括凝胶载体和均匀分布在凝胶载体内的发泡材料，其中发泡材料的体积百分比含量为75％。凝胶载体为外观均匀并保持一定形态的弹性半固体，可以是地板胶、填缝胶等等，发泡材料优选为具有微胶囊结构的发泡材料。凝胶体发泡材料同时具备良好的塑型特性、发泡性能以及防止核芯降解和收缩功能。化学活化热溶剂可以为油氨、乙醇、十八烯、聚乙二醇、钙羧酸、玫红三羧酸、1，5-二羟基蒽醌。在纤维壳体和核芯架构一体成型步骤中，化学活化热溶剂通过溶剂热反应释放热量，以促进发泡材料的发泡成型。制作核芯前塑体的方法可以采用本申请公开的凝胶体发泡材料专用塑型装置直接成型，也可以采用模具成型或手工成型。请参阅图6和图7，本申请提供的凝胶体发泡材料专用塑型装置，包括胶筒1和压胶机构2；胶筒1用于容纳凝胶体发泡材料，压胶机构2用于将容纳在胶筒1中的凝胶体发泡材料压出胶筒1。压胶机构2包括胶塞21、活塞杆22、第一弹性件23、第二弹性件24和压动部件25；胶塞21固定在活塞杆22的一端并且装配在胶筒1内，压动部件23连接在活塞杆22上并且设置于胶筒1的外部；第一弹性件23和第二弹性件24直接或间接设置于胶筒1上，用于提供压动部件23的弹性恢复力；通过操作压动部件23能够将容纳在胶筒1中的凝胶体发泡材料压出胶筒1。
核芯前塑体装模步骤，将若干个核芯前塑体制备步骤中制作的核芯前塑体按照预定的空间布局或需要的空间布局置入模具(本实施例中为沿径向延伸、沿着圆周方向均布)，并用纤维材料层完全封装。具体操作可以是：在模具内设置纤维材料层，将核芯前塑体制备步骤中制作的若干个核芯前塑体按照图3中所示的空间布局置入模具内，并用纤维材料层将核芯前塑体完全封装；或者，也可以先使用纤维材料层将若干个核芯前塑体按照图3中所示的空间布局完全封装，然后再将封装后的核芯前塑体连同纤维材料层一起装入模具。
纤维壳体和核芯架构一体成型步骤，将模腔内温度先后升高和降低至与纤维材料层和发泡材料相适应的熔化温度和固化温度，在发泡材料膨胀压力的作用下，核芯室墙体130和结构面板110同步成型，形成包括有若干个核芯室120的封闭型的壳体10；同时，核芯前塑体内的发泡材料膨胀充填每个核芯室120，形成核芯室墙体130内正交于结构面板110的多核芯空间架构。
需要特别说明的是，以上介绍的各种实施例以及变化的实施例，大多数是基于平面型结构面板的应用，然而，本申请提供的解决方案并不仅仅局限于平面型结构面板的应用，请参阅图7，图7示出了一种不规则曲面型结构件，在该不规则曲面型结构件中，具有不规则曲面型结构面板，该不规则曲面型结构件同样具备本申请要求保护的多核芯纤维复合材料内正交结构件的所有技术特征。因而，对本申请中所记载的内正交的理解，也不仅仅限定于平面型结构面板的垂直结构，还应该包括不规则曲面型结构面板在三维空间内的正交结构。
以上结合说明书附图对本发明的优选实施例进行了详细阐述，应该说明的是，本发明的保护范围包括但不限于上述实施例；说明书附图中公开的具体结构也只是本发明的较佳实施方式，所述领域的技术人员还可以在此基础上开发出其他实施例，任何不脱离本发明创新理念的简单变形或等同替换，均涵盖于本发明，属于本发明的保护范围。

Claims (12)

1.多核芯纤维复合材料内正交结构件制作工艺，包括：
核芯前塑体制备步骤，采用凝胶体发泡材料制作核芯前塑体，所述凝胶体发泡材料包括凝胶载体和均匀分布在所述凝胶载体内的发泡材料；或者，所述凝胶体发泡材料包括凝胶载体、发泡材料和化学活化热溶剂，所述发泡材料和化学活化热溶剂均匀分布在所述凝胶载体内；
核芯前塑体装模步骤，将若干个核芯前塑体制备步骤中制作的核芯前塑体按照预定的空间布局置入模具，并用纤维材料层封装所述核芯前塑体；
纤维壳体和核芯架构一体成型步骤，升高模腔温度，在发泡材料膨胀压力的作用下，核芯室墙体(130)和结构面板(110)同步成型，形成包括有至少两个核芯室(120)的结构件壳体(10)；同时，所述核芯前塑体内的发泡材料膨胀充填每个所述核芯室(120)，形成核芯室墙体(130)内正交于结构面板(110)的多核芯空间架构。
2.根据权利要求1所述的多核芯纤维复合材料内正交结构件制作工艺，其特征在于：
所述发泡材料的单体颗粒具有微胶囊结构，所述微胶囊结构包括塑胶材质的胶囊壳体，所述胶囊壳体内封装有发泡材料。
3.根据权利要求1所述的多核芯纤维复合材料内正交结构件制作工艺，其特征在于：
所述凝胶体发泡材料内还封装有导热助剂，所述导热助剂为固体和/或液体。
4.根据权利要求1所述的多核芯纤维复合材料内正交结构件制作工艺，其特征在于：所述凝胶体发泡材料中发泡材料的体积百分比含量不低于50％。
5.根据权利要求1所述的多核芯纤维复合材料内正交结构件制作工艺，其特征在于：
所述发泡材料的单体粒径在10-30微米之间，单体密度为0.02g/cm3，膨胀系数介于50-70之间；并且，所述发泡材料可以在70℃维持不低于7kg/cm2的压强。
6.凝胶体发泡材料，用于发泡材料的塑型，其特征在于：该凝胶体发泡材料包括凝胶载体和均匀分布在所述凝胶载体内的发泡材料。
7.根据权利要求6所述的凝胶体发泡材料，其特征在于：所述凝胶体发泡材料中发泡材料的体积百分比含量不低于50％。
8.根据权利要求6所述的凝胶体发泡材料，其特征在于：所述凝胶体发泡材料还包括化学活化热溶剂。
9.根据权利要求6所述的凝胶体发泡材料，其特征在于：所述凝胶体发泡材料内还封装有导热助剂，所述导热助剂为固体和/或液体。
10.根据权利要求6所述的凝胶体发泡材料，其特征在于：所述凝胶体发泡材料内的发泡材料具有微胶囊结构，微胶囊结构包括塑胶材质的胶囊壳体和封装在胶囊壳体的发泡材料。
11.凝胶体发泡材料专用塑型装置，用于完成凝胶体发泡材料的塑型，其特征在于：包括胶筒(1)和压胶机构(2)；所述胶筒(1)用于容纳凝胶体发泡材料，所述压胶机构(2)用于将容纳在所述胶筒(1)中的凝胶体发泡材料压出所述胶筒(1)。
12.根据权利要求11所述的凝胶体发泡材料专用塑型装置，其特征在于：所述压胶机构(2)包括胶塞(21)、活塞杆(22)和压动部件(25)；所述胶塞(21)固定在所述活塞杆(22)的一端并且装配在所述胶筒(1)内，所述压动部件(25)连接在所述活塞杆(22)上并且设置于所述胶筒(1)的外部；通过操作压动部件(25)能够将容纳在所述胶筒(1)中的凝胶体发泡材料压出所述胶筒(1)。
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