CN115354258A - 一种高熵合金高分子复合铺装材料及其制作方法 - Google Patents

一种高熵合金高分子复合铺装材料及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高熵合金高分子复合铺装材料及其制作方法，其该复合铺装材料包括高熵合金基材，合金基材的上表面依次设有打底层和树脂浸润石墨烯银纤维，合金基材的下表面依次设有绝缘侧底层和环氧树脂高分子绝缘层。本发明与现有技术相比的优点在于：1，屏蔽电磁波辐射有益生物吸收红外光线；2，自洁净杀菌净化空间空气；3，作为导体及绝缘体的聚合材料，可提供外加电场及连接冷热机高效制热去热制冷；4，隔声隔热；5，防水阻燃；6，低耗能储能；7，具良好的机械能弹性及韧性；8，移动式可逆性简易安装方式。

Description

一种高熵合金高分子复合铺装材料及其制作方法
技术领域
本发明涉及铺装材料技术领域，具体是指一种高熵合金高分子复合铺装材料及其制作方法。
背景技术
1987年，柏诺兹和缪勒因发现氧化铜陶瓷即钡镧铜氧Ba-La-Cu-O材料，表现出高温超导性获该年度诺贝尔物理学奖。以该理论技术出发并结合本公司于热喷涂行业技术的实际应用，我司开发制作出以电弧热喷涂技术制备高温超导体合金及常温良导体合金体系，可作为基材应用场景广泛。
本发明为一种由高熵合金及高分子树脂及微纳米材料相结合，具结构功能一体化的先进合金高分子复合铺装材料。设计思路为材料通过设计一种三维(材料、结构、性能)多组元拓扑异质结构，使产品合金金属成份同高分子树脂填料及微纳米材质结合，具有多元增强体共连续结构的新型复合材料，从而获得复合材料的优良综合性能。合金高分子复合材料结合了金属合金和高分子功能性优势，是实现合金材料轻量化和高分子材料功能化的重要手段。
国家建筑行业节能环保要求发展生态绿色建筑用材，因此，该质轻、高韧性、耐蚀、节能、高回收率的合金复合铺装板材是铺装建材的首选。传统地板墙板铺装材料，因材质自身及设计问题，功能性简单或仅具一般装饰性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服以上的材料技术缺陷，提供一种高熵合金高分子复合铺装材料及其制作方法。
为解决上述材料及技术问题，本发明提供的技术方案为：一种高熵合金高分子复合铺装材料，该复合铺装材料包括高熵合金基材，合金基材的上表面依次设有打底层和树脂浸润石墨烯银纤维，合金基材的下表面依次设有绝缘侧底层和环氧树脂高分子绝缘层。这里因制品应用场景为室温，定制高熵合金基材主要为金属铜铁基合金及Si、B等生物相容性及增强型较好的陶瓷成份。高分子树脂及微纳米材料通过环氧树脂聚合同金属合金基材粘接，从而获得全新结构的合金高分子复合电子材料。
优选地，合金基材为铜铁基等多金属元素及增强型陶瓷成份组合而成。
优选地，打底层由环氧树脂和分散碳纳米管混合而成。
优选地，绝缘侧底层由环氧树脂和分散石墨烯混合而成。
优选地，环氧树脂高分子绝缘层由环氧树脂、氧化铝粉、碳化硅粉、玻璃粉、石墨、石墨烯等导热填料组合而成。
一种合金高分子复合铺装材料的制作方法，具体包括以下步骤：
步骤S1、将打底环氧树脂高速搅拌均匀，按照5-10％比例加入分散碳纳米管并搅拌均匀，并静置5-15分钟以充分混合，涂装在合金基材的上表面制作打底层；
步骤S2、将打底环氧树脂高速搅拌均匀，按5-10％比例加入分散石墨烯，涂装在合金基材的下表面制作绝缘侧底层；
步骤S3、上述合金基材两侧涂装30分钟以内，分别于打底层上铺贴树脂浸润石墨烯银纤维，于绝缘侧底层下表面铺装搅拌均匀的环氧树脂高分子绝缘层，制备绝缘层主要材料为按比例添加的环氧树脂、氧化铝粉、碳化硅粉、玻璃粉、石墨、石墨烯等导热填料；
步骤S4、制品两侧12小时充分表干后，即可按步骤S3制作另一侧，预计24小时实干后及可获得该制品。
优选地，步骤S1中的合金基材的制备步骤如下：
1)对待喷涂的金属合金板这里以锌铁合金板基材为例进行表面抛丸或喷砂预处理，而后通过电弧热喷涂工艺，对该基体板材喷涂铁镍陶瓷、铝青铜、铜银合金丝材；对基体板材进行150-500摄氏度中温淬火，即通过高温熔滴的金属撞击沉积来实现，再结晶生成的新的晶粒的晶格类型逐渐生成为丝材金属自身晶格类型；
2)对步骤1)中淬火后的板材进行空冷；
3)对步骤2)中空冷后的板材进行双面喷涂，进行若干次淬火回火调质处理的同时，沉积并制备出该合金基材。
本发明与现有技术材料相比的优点在于：
1，屏蔽电磁波辐射有益生物吸收红外光线；
2，自洁净杀菌净化空间空气；
3，作为导体及绝缘体的聚合材料，可提供外加电场及连接冷热机高效制热去热制冷；
4，隔声隔热；
5，防水阻燃；
6，低耗能储能；
7，具良好的机械能弹性及韧性；
8，移动式可逆性简易安装方式。
附图说明
图1是本发明一种合金高分子复合铺装材料的爆炸结构示意图。
图2是本发明一种合金高分子复合铺装材料中合金基材的无序非晶态原子结构示意图。
如图所示：1、合金基材，2、打底层，3、树脂浸润石墨烯银纤维，4、绝缘侧底层，5、环氧树脂高分子绝缘层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。
需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
结合附图1-附图2，一种合金高分子复合铺装材料，该复合铺装材料包括合金基材1，合金基材1的上表面依次设有打底层2和树脂浸润石墨烯银纤维3，合金基材1的下表面依次设有绝缘侧底层4和环氧树脂高分子绝缘层5。
在一个实施例中，合金基材1为铜铁基等多金属元素及增强型陶瓷成份组合而成。
在一个实施例中，打底层2由环氧树脂和分散碳纳米管混合而成。
在一个实施例中，绝缘侧底层4由环氧树脂和分散石墨烯混合而成。
在一个实施例中，环氧树脂高分子绝缘层5由环氧树脂、氧化铝粉、碳化硅粉、玻璃粉、石墨、石墨烯等导热填料组合而成。
一种合金高分子复合铺装材料的制作方法，具体包括以下步骤：
步骤S1、将打底环氧树脂高速搅拌均匀，按照5-10％比例加入分散碳纳米管并搅拌均匀，并静置5-15分钟以充分混合，涂装在合金基材1的上表面制作打底层2；
步骤S2、将打底环氧树脂高速搅拌均匀，按5-10％比例加入分散石墨烯，涂装在合金基材1的下表面制作绝缘侧底层4；
步骤S3、上述合金基材1两侧涂装30分钟以内，分别于打底层2上铺贴树脂浸润石墨烯银纤维，于绝缘侧底层4下表面铺装搅拌均匀的环氧树脂高分子绝缘层，制备绝缘层主要材料为按比例添加的环氧树脂、氧化铝粉、碳化硅粉、玻璃粉、石墨、石墨烯等导热填料；
步骤S4、制品两侧12小时充分表干后，即可按步骤S3制作另一侧，预计24小时实干后及可获得该制品。
一种合金高分子复合铺装材料的制作方法，步骤S1中的合金基材1的制备步骤如下：
1)对待喷涂的金属合金板这里以锌铁合金板基材为例进行表面抛丸或喷砂预处理，而后通过电弧热喷涂工艺，对该基体板材喷涂铁镍陶瓷、铝青铜、铜银合金丝材；对基体板材进行150-500摄氏度中温淬火，即通过高温熔滴的金属撞击沉积来实现，再结晶生成的新的晶粒的晶格类型逐渐生成为丝材金属自身晶格类型；
2)对步骤1)中淬火后的板材进行空冷；
3)对步骤2)中空冷后的板材进行双面喷涂，进行若干次淬火回火调质处理的同时，沉积并制备出该合金基材1。
工作原理：其中合金基材为本公司现有技术材料，其原理是该合金基材为铜铁基等多金属元素及增强型陶瓷成份组合而成熔融态铁镍银铜等金属陶瓷颗粒遇冷瞬间沉积，原子来不及有序排列结晶，生成具短程有序长程无序结构的非晶态合金，分子结构呈不对称性，另该非晶态合金可控制为30％以下占比，可杂化于合金晶体中，这样的尝试制作的相变金属高分子复合材料结构更具非对称性。经研究实验，在没有外加电场及室温的情况下制品自发极化，并且自发极化的矢量取向能够随外场的变化而改变，体现出铁电性具良好的热释电效应，这样的效能也为制品可以通过外加电磁场制热及反向通电迅速退磁退矫顽力去热提供了可能。
制品利用合金及微纳米材料与入射电磁波相互作用，空间入射射线电磁波光子携带的能量，经材料吸收转化为电子动能作用于材料内部亚原子粒子间形成电动势，增加了电子活性。其中合金为铜铁基等多金属元素组合而成，以特殊手法制备的合金表征为非晶态结构杂化于导体晶体中，为具极性分子材料，极性分子的结构一般不具有对称性，电荷的分布不均匀，故对外显现电性。这样即便在未有外加电场情况下，也可以较好的增强材料的全域电场强度，能够原位、实时地物理屏蔽电磁波，吸收与复合材料原子同频的光谱线，并室温(实温)实时地辐射有益生物吸收的红外光线。进一步的，通过通电施加外电场磁场，于合金基材中组成的具铁磁性的铁原子磁畴作用，产生感应电动势，形成电磁涡流对导体产生制热效应，从而加强空气分子运动，可对定域空间空气全域实现通电杀菌，运行在设定温度可以构筑活动空间恒温系统，从而长期有益于生物体生长发展。进一步的，该金属高分子复合材料结构导体侧为中间锌铁质，两侧主要为铁铜陶瓷结构，导电形成铜线圈包覆锌铁结构产生制热效应。另该三维多组元拓扑异质复合结构构筑了复杂的声子传播路径，具备良好的隔声效能。
因金属合金基材导电趋肤效应，电子移动路径会积聚于导体面层，另合金金属导体自身特性的金属成份，禁带宽度为零，即导体载流子可在电场作用下高效运动，从而获得对应高效的导电功能提供。合金基材两侧底层加入纳米级石墨烯、碳纳米管材料，形成了高效辅助导电热的场效应。制品结构为金属-电介质绝缘体，结合层制品设计两端导体端及电介质端在电场作用下，制品内侧金属导体(导电层)同电介质外侧形成相反电荷，可高效储存介质中内能即电热能，并通过热传导及红外辐射路径传导到空气中。
另外制品以环氧树脂作为粘接材料，通过各种级配导热填料，在各方向构筑了高效的环氧树脂内能存储导热通路。高分子环氧树脂同高熵合金基层聚合粘接，主要以化学键及金属键相结合，界面结合力强，长期因化学势能致自适应适形形变，由此组成比较稳定的物化结构，具高导热低膨胀，热物性能较好。由化学键组成的高分子纳米级树脂聚合物电介质具良好的绝缘性，另气表面导体金属键中由于存在大量自由电子，所以由金属键形成的晶体具有良好导电性。又因该复合高熵合金热控材料具良好的张力，机械能弹性韧性较好，在较宽幅室温变化幅度内，可保持受力刺激响应具良好形变能力。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种高熵合金高分子复合铺装材料，其特征在于，该复合铺装材料包括高熵合金基材(1)，所述合金基材(1)的上表面依次设有打底层(2)和树脂浸润石墨烯银纤维(3)，所述合金基材(1)的下表面依次设有绝缘侧底层(4)和环氧树脂高分子绝缘层(5)。
2.根据权利要求1所述的一种高熵合金高分子复合铺装材料，其特征在于，所述合金基材(1)为铜铁基等多金属元素及增强型陶瓷成份组合而成。
3.根据权利要求1所述的一种高熵合金高分子复合铺装材料，其特征在于，所述打底层(2)由环氧树脂和分散碳纳米管混合而成。
4.根据权利要求1所述的一种高熵合金高分子复合铺装材料，其特征在于，所述绝缘侧底层(4)由环氧树脂和分散石墨烯混合而成。
5.根据权利要求1所述的一种高熵合金高分子复合铺装材料，其特征在于，所述环氧树脂高分子绝缘层(5)由环氧树脂、氧化铝粉、碳化硅粉、玻璃粉、石墨、石墨烯等具高导热填料组合而成。
6.一种采用权利要求1-5任一项所述的高熵合金高分子复合铺装材料的制作方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤S1、将打底环氧树脂高速搅拌均匀，按照5-10％比例加入分散碳纳米管并搅拌均匀，并静置5-15分钟以充分混合，涂装在合金基材(1)的上表面制作打底层(2)；
步骤S2、将打底环氧树脂高速搅拌均匀，按5-10％比例加入分散石墨烯，涂装在合金基材(1)的下表面制作绝缘侧底层(4)；
步骤S3、上述合金基材(1)两侧涂装30分钟以内，分别于打底层(2)上铺贴树脂浸润石墨烯银纤维，于绝缘侧底层(4)下表面铺装搅拌均匀的环氧树脂高分子绝缘层，制备绝缘层主要材料为按比例添加的环氧树脂、氧化铝粉、碳化硅粉、玻璃粉、石墨、石墨烯等导热填料；
步骤S4、制品两侧12小时充分表干后，即可按步骤S3制作另一侧，预计24小时实干后及可获得该制品。
7.根据权利要求6所述的一种合金高分子复合铺装材料的制作方法，其特征在于，所述步骤S1中的合金基材(1)的制备步骤如下：
1)对待喷涂的金属合金板这里以锌铁合金板基材为例进行表面抛丸或喷砂预处理，而后通过电弧热喷涂工艺，对该基体板材喷涂铁镍陶瓷、铝青铜、铜银合金丝材；对基体板材进行150-500摄氏度中温淬火，即通过高温熔滴的金属撞击沉积来实现，再结晶生成的新的晶粒的晶格类型逐渐生成为丝材金属自身晶格类型；
2)对步骤1)中淬火后的板材进行空冷；
3)对步骤2)中空冷后的板材进行双面喷涂，进行若干次淬火回火调质处理的同时，沉积并制备出该高熵合金基材(1)。
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