CN114479279B - 一种仿树根结构智能复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种仿树根结构智能复合材料及其制备方法，仿树根结构智能复合材料包括第一支撑组件、第二支撑组件、固定在支撑组件上的多个树根状压电纤维束以及填充在支撑组件之间，将压电纤维束包裹在内的固化填充材料。树根状压电纤维束包括主支和旋转绕置在主支上的多个分支，主支的两端以及多个分支固定在支撑组件上。主支以及分支包括丝状压电材料、导电材料以及包裹在外侧的纤维丝。本发明借鉴了树根和神经元的结构功能，将多个分支与主支纠缠在一起形成树根状的压电纤维束，使得复合材料具有较好的应力分散功能。并将纤维丝包裹在丝状压电材料的外侧，使纤维丝和压电材料相互协同，实现自动监测压力和损伤的功能。

Description

一种仿树根结构智能复合材料及其制备方法

技术领域

本发明属于工程仿生学和智能复合材料技术领域，具体涉及一种仿树根结构智能复合材料及其制备方法。

背景技术

随着现代工程技术的不断发展，航空、航天、建筑、轨道交通等领域对工程材料提出了多方面的要求。相比传统的工程材料的重量大、抗冲击能力弱的缺点，复合材料具有质量轻、力学性能好、能够集成多种功能等诸多优点，得到了广泛关注和应用。

复合材料在具有优异的结构和功能性能的同时，也容易产生裂纹、断裂、分层等多种形式的内在损伤。例如传统的纤维增强复合材料虽然具有优异的力学性能，但由于采用逐层排布的方式，导致其层间韧性较差，受压和形变的应力容易集中在冲击点和层间，层间容易发生断裂，严重影响了复合材料在相关领域的正常使用。

另外，复合材料构件在失效之前，其内在的损伤并不会引起外形变化，且很难通过常规的检测方法发现。因此，对复合材料进行压力监测，在复合材料结构彻底失效之前进行预警，防止发生事故显得尤为重要。

因此，先进复合材料依然是工程材料设计的重要研究方向，如何提高复合材料对冲击载荷的承受能力，并且在增强复合材料对复杂载荷的抵抗能力同时使其具有实时监测压力和损伤的能力是当前亟待解决的难题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

植物，尤其是树木的根系紧紧扎在土壤中，根系具有复杂的脉络，且与土壤连接紧密，将根系中的土壤紧紧抱在一起。树根包括主根以及分支，许多分支缠绕在主根上，整个根系扎入土壤中，当树木连根拔起时，整个根部会将土壤一起连带出来，需要很费力才能将树根拔出。因此，植物根系的束状脉络具有优异的结构力学性能，其对冲击载荷的承受能力较好，能够有效分散根系受到的应力。

受到上述树根结构及其性能的启发，本发明预期设计一种仿树根结构的复合材料，以树根状的压电纤维束作为材料中的“树根”，并在压电纤维束的外侧包裹固化填充材料作为“土壤”，期待这种仿树根压电纤维束-土壤结构像树根一样，能够将受到的应力进行分散，减少材料内部的损伤。

上述仿树根压电纤维束结构的外形和神经元的形状也较为相似，但是仍然不具有实时监测压力和损伤的能力。为了使复合材料具有压力自动监测的智能效果，本发明的技术人员还从神经元的具体结构中受到启发：

轴突为作为神经元的输出通道，其功能是将动作电位自细胞本体传递出去至突触。髓鞘包裹在轴突的外表，对轴突起到保护作用。受到上述神经元结构和功能的启发，本发明还预期在树根状的压电纤维束中设置能够感知应力变化的丝状压电材料，使得复合材料更加智能化。具体地，将纤维丝包裹在丝状压电材料以及所述导电材料的外侧，以实时监测复合材料中的应力变化。当复合材料中产生损伤，对应区域的压电材料也会形成损伤，进而造成监测电路的断路，无法监测到对应区域的应力变化，由此判断受损伤的位置。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种仿树根结构智能复合材料，包括第一支撑组件、第二支撑组件、固化填充材料以及多个树根状压电纤维束；

所述多个树根状压电纤维束的两端分别固定于所述第一支撑组件以及所述第二支撑组件，所述固化填充材料填充在所述第一支撑组件与所述第二支撑组件之间，包裹在所述多个压电纤维束的外侧；

所述树根状压电纤维束包括主支以及多个分支，所述多个分支均旋转绕置于所述主支，并分别伸出不同方向的连接端；所述主支的两端分别固定于所述第一支撑组件以及所述第二支撑组件，所述连接端固定于所述第一支撑组件或者所述第二支撑组件上的不同位置；

所述主支以及所述分支包括丝状压电材料、导电材料以及纤维丝，所述纤维丝包裹在所述丝状压电材料以及所述导电材料的外侧。

如上所述的智能复合材料，优选地，相邻的树根状压电纤维束的方向相反，当其中一束压电纤维束的连接端固定于所述第一支撑组件，与其相邻的压电纤维束的连接端固定于所述第二支撑组件。

如上所述的智能复合材料，优选地，所述分支包括m根压电纤维，分别为1号压电纤维，2号压电纤维，......m号压电纤维；

所述m根压电纤维从所述主支的一端开始，围绕所述主支旋转绕置n周后，1号压电纤维向外分出连接端；

剩余的m-1根压电纤维继续围绕所述主支旋转绕置n周后，2号压电纤维向外分出连接端；

剩余的m-2根压电纤维继续围绕所述主支旋转绕置n周后，3号压电纤维向外分出连接端；

以此类推，直到剩余1根压电纤维围绕主支旋转n周后，m号压电纤维向外分出连接端；

其中，m≥5，n≥10。

如上所述的智能复合材料，优选地，所述第一支撑组件以及所述第二支撑组件为塑料支撑板；所述塑料支撑板上开设固定孔，所述主支以及所述分支通过所述固定孔固定于所述塑料支撑板；所述主支以及所述分支穿过所述固定孔，与外部导线连接。

如上所述的智能复合材料，优选地，所述固化填充材料为热固性树脂或热塑性树脂，选自聚丙烯、聚酞胺、聚对苯二甲酸丁二醇酯以及聚碳酸酯中的一种或几种。

如上所述的智能复合材料，优选地，所述丝状压电材料包括支撑丝以及包裹在支撑丝外侧的压电材料；所述支撑丝为纤维丝；

所述压电材料包括聚偏氟乙烯、氧化锌、钛酸铅系压电材料、压电晶体中的一种或多种。

如上所述的智能复合材料，优选地，所述压电材料通过气相沉积或者静电纺丝制备在所述支撑丝上。

如上所述的智能复合材料，优选地，所述纤维丝包括碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、凯夫拉纤维、麻纤维和木纤维中的一种或几种。

本发明还提供一种仿树根结构智能复合材料的制备方法，包括如下步骤：

S1：将多个分支依次旋转绕置在主支上，多个分支分别伸出连接端，制备多束树根状压电纤维束；

S2：将每束压电纤维束的主支的两端分别固定于第一支撑组件以及第二支撑组件，然后将每束压电纤维束的分支的连接端固定于第一支撑组件或者第二支撑组件上的不同位置；

S3：向第一支撑组件以及第二支撑组件之间加入固化填充材料，并进行固化处理，得到仿树根结构智能复合材料。

如上所述的制备方法，优选地，步骤S3中，固化处理的固化温度为50-300℃，固化压力为1-30MPa，固化处理时间为4-20h。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：

本发明的智能复合材料借鉴了树根和神经元的结构与功能启示，通过将多个分支与主支纠缠在一起形成树根状的压电纤维束，使得复合材料对冲击载荷的承受能力较好，能够有效分散复合材料受到的应力，减少应力集中造成的损伤。本发明还将纤维丝包裹在丝状压电材料的外侧，实现了纤维丝和压电材料的相互协同，使复合材料能够自动监测受到的压力。另外，智能复合材料中如果存在损伤区域，那么对应区域的压电材料也会形成损伤，进而造成监测电路的断路，无法监测到对应区域的应力变化，由此判断损伤部位。

附图说明

图1为树根的结构示意图；

图2为本发明中仿树根结构智能复合材料的整体结构示意图；

图3为本发明中仿树根结构智能复合材料的局部结构示意图；

图4为本发明中仿树根结构智能复合材料的另一局部结构示意图；

图5为本发明中外部导线的分布示意图；

图6为实施例1中树根状压电纤维束的结构示意图；

图7为实施例2中树根状压电纤维束的结构示意图；

图8为本发明中第一支撑组件或第二支撑组件的局部示意图；

图9为本发明中第一支撑组件或第二支撑组件的另一局部示意图；

图10为本发明中第一支撑组件或第二支撑组件的再一局部示意图。

【附图标记说明】

1：第一支撑组件；2：第二支撑组件；3：压电纤维束；4：主支；5：分支；51：第一分支；52：第二分支；53：第三分支；54：第四分支；55：第五分支；56：第六分支；6：外部导线；7：总固定孔；8：分固定孔。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

实施例1

如图1-图10所示，本实施例提供一种仿树根结构智能复合材料，包括第一支撑组件1、第二支撑组件2、固化填充材料以及多个树根状压电纤维束3。每一束树根状压电纤维束3的两端分别固定在第一支撑组件1以及第二支撑组件2上，固化填充材料填充在第一支撑组件1与第二支撑组件2之间，并且包裹在多个压电纤维束3的外侧。

本实施例中，每一束树根状压电纤维束3均包括主支4以及多个分支5，多个分支5均旋转绕置在主支4上，并且每一束分支5的另一端均朝着同一方向延伸出来，形成连接端，并一同固定在第一支撑组件1或者第二支撑组件2中的一者上。

第一支撑组件1与第二支撑组件2完全相同，平行设置，且均为一体成型的硬质塑料支撑板，可以采用3D打印技术打印制得。第一支撑组件1与第二支撑组件2之间的距离可以根据实际情况进行选择，可以但不仅限于毫米、厘米、米等尺寸级别。每块硬质塑料支撑板上开设固定孔，包括总固定孔7以及分固定孔8。主支4绕置有分支螺旋的一端通过总固定孔7固定在硬质塑料支撑板上，主支4的另一端以及各个分支5分别通过多个分固定孔8固定在另一块硬质塑料支撑板上。硬质塑料支撑板起到固定和支撑压电纤维束3的作用。当然，本实施例中的支撑板并不仅限于硬质塑料，也可以根据实际需要选择其他硬质材料。固化填充材料为热固性树脂或热塑性树脂，选自聚丙烯、聚酞胺、聚对苯二甲酸丁二醇酯以及聚碳酸酯中的一种或几种。当然，本实施例中的固化填充材料也并不仅限于上述材料，固化填充材料可以为柔性材料或者刚性材料，使得智能复合材料表现出不同的硬度，在实际应用中可以根据不同需要选择不同硬度的固化填充材料。由于分支5旋转绕置在主支4上，因此，主支固定孔7的孔径大于分支固定孔8的孔径。

树木的根系具有复杂的脉络结构，根系紧扎在土壤中，与土壤连接紧密，能够将根系中的土壤紧紧抱在一起。树根包括主根以及分支，许多分支缠绕在主根上，整个根系扎入土壤中，当树木连根拔起时，整个根部会将土壤一起连带出来。经过研究，根系的束状脉络结构具有优异的结构力学性能，其对冲击载荷的承受能力，能够有效分散根系受到的应力。

受到上述树根的结构及其性能的启发，本实施例以树根状的压电纤维束作为“树根”，然后在压电纤维束的外侧填充固化填充材料，固化填充材料固化后形成包裹在“树根”外侧的“土壤”。这种仿树根压电纤维束-土壤结构像树根一样，能够通过树根状压电纤维将较为集中的应力分散到更多的区域，增加受力面积，对应力进行分散，避免复合材料受到损伤。

在树根结构的启发下，本实施例的复合材料的应力分散性能已经得到较大的提升，但是仍然不具有自动监测压力和损伤的智能性能。

从外形上看，本实施例中的仿树根压电纤维束结构的形状和神经元的形状也较为相似。为了使复合材料具有压力自动监测的智能效果，本实施例还从神经元的具体结构中受到启发，具体地，神经元中的轴突的作用是将动作电位自细胞本体传递出去至突触。髓鞘包裹在轴突的外表，对轴突起到保护作用。受到上述神经元结构和功能的启发，本实施例中，主支4以及分支5的结构完全相同，均包括内侧的丝状压电材料、导电材料以及包裹在丝状压电材料以及导电材料外侧的纤维丝。导电材料为细丝状的金属导线，与丝状压电材料互相缠绕，用于接通电路，将压电材料监测到的压力信号转化为电信号，以实时监测复合材料中的应力变化，以及受损伤的位置，更加智能化。

具体地，丝状压电材料包括内部的支撑丝以及包裹在支撑丝外侧的压电材料。优选地，压电材料可以通过气相沉积或者静电纺丝制备在支撑丝上。本实施例中，压电材料包括但不仅限于聚偏氟乙烯、氧化锌、钛酸铅系压电材料、压电晶体中的一种或多种。

本实施例中，包裹在压电材料外侧的纤维丝包括但不仅限于碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、凯夫拉纤维、麻纤维和木纤维中的一种或几种。支撑丝的作用主要是作为压电材料的载体，可以为纤维丝，也可以选择具有纤维形状和硬度的其他材质的细丝。

具体地，一束压电纤维束3可以包括7根压电纤维，其中以1-6号压电纤维作为分支，如图6所示，按照从上到下的顺序，分支包括第一分支51、第二分支52、第三分支53、第四分支54、第五分支55以及第六分支56，7号压电纤维作为主支。

分支和主支的绕置关系如下：1-6号共6根压电纤维围绕7号压电纤维旋转15周，然后1号压电纤维作为独立分支分出来，与硬质塑料支撑板上的分固定孔相连。剩余2-6号共5根压电纤维围绕第7号压电纤维旋转15周后，第2号压电纤维作为独立分支分出来，与硬质塑料支撑板上的分固定孔相连。剩余3-6号共4根压电纤维围绕7号压电纤维旋转15周后，3号压电纤维作为独立分支分出来，与硬质塑料支撑板上的分固定孔相连。剩余4-6号共3根压电纤维围绕7号压电纤维旋转15周后，4号压电纤维作为独立分支分出来，与硬质塑料支撑板上的分固定孔相连。剩余5-6号共2根压电纤维围绕7号压电纤维旋转15周后，5号压电纤维作为独立分支分出来，与硬质塑料支撑板上的分固定孔相连。剩余6号压电纤维围绕7号压电纤维旋转15周后，6号压电纤维作为独立分支分出来，与硬质塑料支撑板上的分固定孔相连。上述1-6号压电纤维分别固定在同一块硬质塑料支撑板上的不同位置，对应地，如图8以及图10所示，各个分固定孔分别开设在不同的位置。

如图5所示，1-7号压电纤维从分固定孔以及主固定孔伸出的压电纤维分别与外部导线6相连接，通过外部导线形成电路，实现智能复合材料对受到的压力进行检测。另外，智能复合材料中如果存在损伤区域，那么对应区域的压电材料也会形成损伤，进而造成监测电路的断路，无法监测到对应区域的应力变化，由此判断损伤部位，实现对材料损伤区域的监测。

本实施例中，仅以7束压电纤维为例，具体应用过程中可以根据实际需要对压电纤维的数量进行增减以制备树根状压电纤维束。

本实施例的仿树根结构智能复合材料中，包括很多呈阵列排布的压电纤维束，优选地，各个压电纤维束等间距排列，每束压电纤维束之间的距离可以根据纤维束的大小以及实际需要进行调整。相邻的树根状压电纤维束3的分布方向相反，即本实施例中的“树根”既存在正向插入“土壤”的排列方式，又存在倒向插入“土壤”的排列方式。当某一束压电纤维束3的连接端固定于第一支撑组件1，那么，与其相邻的压电纤维束3的连接端固定于第二支撑组件2。反之，当某一束压电纤维束3的连接端固定于第二支撑组件2，那么，与其相邻的压电纤维束3的连接端固定于第一支撑组件1。

为了使复合材料的结构也更加稳定，使用上更加安全，本实施例还在2块塑料支撑板的外侧封装保护层，同样地，外部导线6也部分封装在保护层内。保护层所用的材料可以为树脂，也可以与固化填充材料相同。

现有技术中，通过在复合材料中埋入光导纤维、压电元件、电阻应变片等传感元件对复合材料进行压力监测。但是传感元件的引入破坏了复合材料本身的结构，会对复合材料本身的性能造成不良影响。

本实施例中，压电材料包裹在纤维束的内部，并未破坏材料本身的结构。通过对加入压电材料的仿树根结构智能复合材料以及未加入压电材料的仿树根结构复合材料进行性能测试，发现加入压电材料的仿树根结构智能复合材料以及未加入压电材料的仿树根结构复合材料的应力分散性能一致，并未受到影响。因此，本实施例中添加的压电材料并未对复合材料的应力分散功能造成影响，且提升了复合材料的智能性能，能够自动监测压力以及损伤。

实施例2

本实施例提供一种仿树根结构智能复合材料，和实施例1的区别在于：压电纤维束中共包括35根压电纤维。具体地，一束压电纤维束3包括35根压电纤维，35根压电纤维中每5根为一组，分为7组。其中以1-6号压电纤维组作为分支，如图6所示，按照从上到下的顺序，分支包括第一分支51、第二分支52、第三分支53、第四分支54、第五分支55以及第六分支56，7号压电纤维组作为主支。

分支和主支的绕置关系如下：1-6号共6组压电纤维围绕7号压电纤维旋转15周，然后1号压电纤维组作为独立分支分出来，与硬质塑料支撑板上的分固定孔相连。剩余2-6号共5组压电纤维组围绕第7号压电纤维旋转15周后，第2号压电纤维组作为独立分支分出来，与硬质塑料支撑板上的分固定孔相连。剩余3-6号共4组压电纤维组围绕7号压电纤维组旋转15周后，3号压电纤维组作为独立分支分出来，与硬质塑料支撑板上的分固定孔相连。剩余4-6号共3组压电纤维组围绕7号压电纤维组旋转15周后，4号压电纤维组作为独立分支分出来，与硬质塑料支撑板上的分固定孔相连。剩余5-6号共2组压电纤维组围绕7号压电纤维组旋转15周后，5号压电纤维组作为独立分支分出来，与硬质塑料支撑板上的分固定孔相连。剩余6号压电纤维组围绕7号压电纤维组旋转15周后，6号压电纤维组作为独立分支分出来，与硬质塑料支撑板上的分固定孔相连。同样地，上述1-6号压电纤维组分别固定在同一块硬质塑料支撑板上的不同位置。

优选地，上述1-7号压电纤维组中的压电纤维都通过粘结剂粘结为一体。

实际应用中，压电纤维的数量可以根据应用需要进行选择，压电纤维束中具体的分支数量也可以根据需要进行选择，并不仅限于实施例1和实施例2的数目。

实施例3

本实施例提供一种实施例1以及实施例2的仿树根结构智能复合材料的制备方法，包括如下步骤：

S1：将多个分支依次旋转绕置在主支上，多个分支分别伸出连接端，制备多束树根状压电纤维束。

S2：保持相邻的树根状压电纤维束的方向相反，将每束压电纤维束的主支的两端分别固定于第一支撑组件以及第二支撑组件，然后将每束压电纤维束的分支的连接端固定于第一支撑组件或者第二支撑组件上的不同位置。

S3：向第一支撑组件以及第二支撑组件之间加入固化填充材料，保持固化温度为50-300℃，固化压力为1-30MPa，固化处理4-20h，得到仿树根结构智能复合材料。

本发明的仿树根结构智能复合材料，能够应用于航空、航天、建筑、交通等多个领域，例如航空航天领域中飞机的机翼和机身，建筑领域中的建筑板材、桥梁建材，交通领域中的路面材料等。智能复合材料中存在大面积分布的树根状压电纤维束，能够起到很好的应力分散效果，即便受到较为集中的应力载荷，也能够通过树根状压电纤维束将应力进行分散，保护材料不受损伤，避免产生断裂。

除了优秀的应力分散能力，本发明的仿树根结构智能复合材料还能够通过压电材料对其自身所受到的应力以及损伤的部位进行智能的、自动的监测。基于大面积分布的树根状压电纤维束，智能复合材料能够对任意位置、任意面积受到的应力进行监测和反馈，并对应力的变化情况进行记录和反馈。另外，一般的复合材料受到压力后如果造成损伤，尤其是内部断裂等损伤，往往很难进行检测和发现。但是本发明的智能复合材料中如果存在损伤区域，对应区域的压电纤维束也会形成损伤，在应力测试过程中就会无法监测到对应区域的应力变化，能够据此判断该部分存在损伤。

以上实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定，本领域技术人员在权利要求的范围内做出各种变形或修改，均属于本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种仿树根结构智能复合材料，其特征在于，包括第一支撑组件(1)、第二支撑组件(2)、固化填充材料以及多个树根状压电纤维束(3)；

所述多个树根状压电纤维束(3)的两端分别固定于所述第一支撑组件(1)以及所述第二支撑组件(2)，所述固化填充材料填充在所述第一支撑组件(1)与所述第二支撑组件(2)之间，包裹在所述多个压电纤维束(3)的外侧；

所述树根状压电纤维束(3)包括主支(4)以及多个分支(5)，所述多个分支(5)均旋转绕置于所述主支(4)，并分别伸出不同方向的连接端；所述主支(4)的两端分别固定于所述第一支撑组件(1)以及所述第二支撑组件(2)，所述连接端固定于所述第一支撑组件(1)或者所述第二支撑组件(2)上的不同位置；

所述主支(4)以及所述分支(5)包括丝状压电材料、导电材料以及纤维丝，所述纤维丝包裹在所述丝状压电材料以及所述导电材料的外侧。

2.根据权利要求1所述的智能复合材料，其特征在于，所述智能复合材料中，相邻的树根状压电纤维束(3)的方向相反，当其中一束压电纤维束(3)的连接端固定于所述第一支撑组件(1)，与其相邻的压电纤维束(3)的连接端固定于所述第二支撑组件(2)。

3.根据权利要求1所述的智能复合材料，其特征在于，所述分支(5)包括m根压电纤维，分别为1号压电纤维，2号压电纤维，......m号压电纤维；

所述m根压电纤维从所述主支(4)的一端开始，围绕所述主支(4)旋转绕置n周后，1号压电纤维向外分出连接端；

剩余的m-1根压电纤维继续围绕所述主支(4)旋转绕置n周后，2号压电纤维向外分出连接端；

剩余的m-2根压电纤维继续围绕所述主支(4)旋转绕置n周后，3号压电纤维向外分出连接端；

以此类推，直到剩余1根压电纤维围绕主支(4)旋转n周后，m号压电纤维向外分出连接端；

其中，m≥5，n≥10。

4.根据权利要求1所述的智能复合材料，其特征在于，所述第一支撑组件(1)以及所述第二支撑组件(2)为塑料支撑板；所述塑料支撑板上开设固定孔，所述主支(4)以及所述分支(5)通过所述固定孔固定于所述塑料支撑板；所述主支(4)以及所述分支(5)穿过所述固定孔，与外部导线(6)连接。

5.根据权利要求1所述的智能复合材料，其特征在于，所述固化填充材料为热固性树脂或热塑性树脂，选自聚丙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯以及聚碳酸酯中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的智能复合材料，其特征在于，所述丝状压电材料包括支撑丝以及包裹在所述支撑丝外侧的压电材料；所述支撑丝为纤维丝；

所述压电材料包括聚偏氟乙烯、氧化锌、钛酸铅系压电材料、压电晶体中的一种或多种。

7.根据权利要求6所述的智能复合材料，其特征在于，所述压电材料通过气相沉积或者静电纺丝制备在所述支撑丝上。

8.根据权利要求1所述的智能复合材料，其特征在于，所述纤维丝包括碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、凯夫拉纤维、麻纤维和木纤维中的一种或几种。

9.一种权利要求1-8任一项仿树根结构智能复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：将多个分支依次旋转绕置在主支上，多个分支分别伸出连接端，制备多束树根状压电纤维束；

S2：将每束压电纤维束的主支的两端分别固定于第一支撑组件以及第二支撑组件，然后将每束压电纤维束的分支的连接端固定于第一支撑组件或者第二支撑组件上的不同位置；

S3：向第一支撑组件以及第二支撑组件之间加入固化填充材料，并进行固化处理，得到仿树根结构智能复合材料。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，固化处理的固化温度为50-300℃，固化压力为1-30MPa，固化处理时间为4-20h。

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