CN116855111A - 仿生多层级结构的抗冲击复合涂层及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于抗冲击涂料相关技术领域，其公开了一种仿生多层级结构的抗冲击复合涂层及其制备方法与应用，所述抗冲击复合涂层为仿生结构，其包括交替设置的柔性聚合物层及刚性陶瓷纳米颗粒层；所述柔性聚合物层的层数为n+1，所述刚性陶瓷纳米颗粒层的层数为n，n为大于1的正整数。本发明针对目前防护涂层材料硬度、韧性和抗冲击性能很难兼顾的问题而提出的，从而制备得到高陶瓷粒子含量、高硬度、抗冲击、抗穿刺涂层，该涂层拥有明显优于传统聚氨酯、聚脲等有机涂层和碳纤维复合材料的抗冲击性能和硬度，并且质量和体积与之相当，可广泛应用于高尖端武器装备表面的防御等。
Description
技术领域
本发明属于抗冲击涂料相关技术领域，更具体地，涉及一种仿生多层级结构的抗冲击复合涂层及其制备方法与应用。
背景技术
抗冲击涂层能够有效地抵御冲击载荷和吸收冲击能量，保护基材免受外界冲击、碰撞、挤压和穿刺等不利因素的侵害，在各个工程领域广泛应用，范围辐射日常生活和军事科技等方面。在日常生活中，抗冲击涂层主要用于建筑和汽车等领域，例如玻璃窗和建筑外表面，提高其抵御风压和抗冲击的能力，同时用于汽车车身和侧面护板等部件，减轻事故对车辆结构的破坏。而在军事科技领域，抗冲击涂层更是一项不可或缺的关键技术，广泛应用于各类武器装备表面，如坦克、船舶和飞机等，以减轻其受外界武器攻击所带来的损害，确保武器装备的安全性和可靠性。此外，它还被广泛用于风力发电机叶片、航空发动机叶片和船舶螺旋桨等高速运转部件，能够有效地减缓来自环境中沙石等因素的持续冲撞，降低提前失效破裂的风险，从而减少维护成本的开支。总之，抗冲击涂层的出色性能和广泛应用为工程创新和可持续发展作出了积极的贡献。
抗冲击涂层通常由多种材料组成，如聚合物和增强剂等，以实现优异的性能和效果。聚合物具有良好的粘附性和柔韧性，能够有效地吸收和分散外界冲击能量；而增强剂包括纤维材料和颗粒材料等，被添加到聚合物中增强涂层的强度和硬度。如CN 114015333 A公开了一种改性石墨烯增强的抗冲击聚脲涂层及其制备方法，该方法将改性石墨烯作为增强剂添加到聚脲基体中，使涂层具备较高的冲击强度以及韧性。近来，研究人员发现通过多层结构设计能够实现裂纹偏转、界面断裂等多种能量吸收机制，有效地提升抗冲击性能。例如，CN 112980301 A公布了一种超强防爆抗冲击复合涂层及其制备方法，该发明通过由柔性异氰酸酯和刚性异氰酸酯交替喷涂形成多层涂层，大幅提升材料的断裂韧性和抗冲击能量。CN 209069111U公开了一种聚氨酯防弹板，该实用新型通过碳化硅层和聚氨酯层重复排列形成，具有密度小、抗瞬时形变能力好的优点。
这些创新型的组成和结构实现良好的抗冲击能力，但是依然存在着涂层硬度过低的问题，特别是在高速冲击(如子弹射击等)和多次冲击的过程中，十分容易造成涂层失效。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种仿生多层级结构的抗冲击复合涂层及其制备方法与应用，其针对目前防护涂层材料硬度、韧性和抗冲击性能很难兼顾的问题而提出的，从而制备得到高陶瓷粒子含量、高硬度、抗冲击、抗穿刺涂层，该涂层拥有明显优于传统聚氨酯等有机涂层和碳纤维复合材料的抗冲击性能和硬度，并且质量和体积与之相当，可广泛应用于高尖端武器装备表面的防御等。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种仿生多层级结构的抗冲击复合涂层，所述抗冲击复合涂层为仿生结构，其包括交替设置的柔性聚合物层及刚性陶瓷纳米颗粒层；所述柔性聚合物层的层数为n+1，所述刚性陶瓷纳米颗粒层的层数为n，n为大于1的正整数。
进一步地，所述柔性聚合物层的厚度小于所述刚性陶瓷纳米颗粒层的厚度。
进一步地，所述柔性聚合物层的厚度及所述刚性陶瓷纳米颗粒层的厚度均为1μm～200μm；n为5～20。
本发明还提供了一种如上所述的仿生多层级结构的抗冲击复合涂层的制备方法，该方法包括以下步骤：所述抗冲击复合涂层是由柔性聚合物浆料和刚性陶瓷纳米颗粒浆料交替喷涂或者旋涂形成的。
进一步地，所述柔性聚合物浆料是水性聚氨酯、溶剂型聚氨酯或者聚脲。
进一步地，所述柔性聚合物浆料是40wt％～60wt％水性聚氨酯或者柔性聚脲浆料。
进一步地，刚性陶瓷纳米颗粒浆料中纳米粒子的尺寸为10nm～500nm。
进一步地，刚性陶瓷纳米颗粒浆料中纳米陶瓷颗粒的种类为氧化铝、碳化硅、二氧化硅、氧化铁、碳酸钙、磷酸钙、氮化硅、氮化钛、氮化铝、氧化锆、二氧化钛、碳化钨中的一种或者多种。
进一步地，刚性陶瓷纳米颗粒浆料中纳米陶瓷颗粒含量为60vol％～90vol％。
本发明还提供了一种如上所述的仿生多层级结构的抗冲击复合涂层在建筑、汽车、船舶、飞机、风力发电机中的应用。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明提供的仿生多层级结构的抗冲击复合涂层及其制备方法与应用主要具有以下有益效果：
1.所述抗冲击复合涂层包括多个交替设置的柔性聚合物层及刚性陶瓷纳米颗粒层，且其是仿生结构，具有优异的抗冲击特性，同时具备远高于柔性聚合物弹性体的硬度。其中，所述抗冲击复合涂层在在冲击的过程中拥有多尺度能量吸收机制，例如分子尺度氢键的断裂、纳米尺度粒子的运动碰撞和非晶化、微米尺度的裂纹偏转、宏观尺度的层间界面滑移或者脱落，大幅的提升了抗冲击性能。
2.所述抗冲击复合涂层的陶瓷颗粒含量较高，高陶瓷颗粒所带来的高硬度，大幅度提高了其抗穿刺能力，能够承受多次高速冲击，适用于各种尖端武器装备表面。
附图说明
图1是本发明提供的仿生多层级结构的抗冲击复合涂层的结构示意图；
图2是图1中的仿生多层级结构的抗冲击复合涂层沿A-A方向的剖视图；
图3是图1中的仿生多层级结构的抗冲击复合涂层的微观结构示意图；
图4中的(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)分别是图1中的仿生多层级结构的抗冲击复合涂层在抗冲击过程中的塑性变形、剪切变形及裂纹、裂纹扩展及偏移、界面脱落、纳米粒子滑移及胶黏剂拉伸变形、挤压变形界面滑移等能量吸收方式。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-刚性陶瓷纳米颗粒层，2-柔性聚合物层。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
请参阅图1、图2、图3，本发明提供了一种仿生多层级结构的抗冲击复合涂层，所述抗冲击复合涂层为仿生结构，其包括交替设置的柔性聚合物层2及刚性陶瓷纳米颗粒层1。所述柔性聚合物层2的层数为n+1，所述刚性陶瓷纳米颗粒层1的层数为n，n为大于1的正整数。
本实施方式中，所述柔性聚合物层2具有良好的柔韧性，能够有效的吸收外界冲击能量；且所选用柔性聚合物的粘附性非常好，容易与要保护的基材结合；刚性陶瓷纳米颗粒层1是刚性氧化铝纳米颗粒层，其是由氧化铝颗粒堆积形成，颗粒与颗粒之间通过高分子粘合剂结合，大幅的增强了涂层的硬度以及增加了微尺度能量吸收机制。
所述抗冲击复合涂层是由柔性聚合物浆料和刚性陶瓷纳米颗粒浆料交替喷涂或者旋涂形成的，所述柔性聚合物浆料是水性聚氨酯、溶剂型聚氨酯或者聚脲；所述刚性陶瓷纳米颗粒浆料由纳米陶瓷颗粒、溶剂、粘结剂、添加剂组成，该添加剂可以为稳定剂、分散剂、增塑剂、消泡剂等。
所述柔性聚合物层2的厚度小于所述刚性陶瓷纳米颗粒层1的厚度，所述柔性聚合物层2的厚度及所述刚性陶瓷纳米颗粒层1的厚度均为1μm～200μm；n为5～20。
在一个实施方式中，所述柔性聚合物浆料是40wt％～60wt％水性聚氨酯、溶剂型聚氨酯或者聚脲的一种或多种；刚性陶瓷纳米颗粒浆料中纳米粒子的尺寸为10nm～500nm。刚性陶瓷纳米颗粒浆料中纳米陶瓷颗粒的种类为氧化铝、碳化硅、二氧化硅、氧化铁、碳酸钙、磷酸钙、氮化硅、氮化钛、氮化铝、氧化锆、二氧化钛、碳化钨中的一种或者多种。
其中，柔性聚脲浆料包括A组分和B组分(体积比1：1)。
其中A组分，包括聚醚多元醇、二异氰酸酯和稀释剂；按质量比，二异氰酸酯：聚醚多元醇：MDI50＝(55～75):(25～35):(3～10)。浆料B组包括分端氨基聚醚和液态胺类扩链剂；按质量比，端氨基聚醚：液态胺类扩链剂＝(40～80):(60～20)。聚醚多元醇为聚醚多元醇聚四氢呋喃醚二醇(PTMG-1000)；二异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI50)；稀释剂为邻苯二甲酸二正辛酯、碳酸丙稀酯、碳酸乙酯中的至少一种。分端氨基聚醚为分端多元端氨基聚氧化丙烯醚(D2000和/或T5000)；液态胺类扩链剂为二氨基二甲硫基甲苯(DADMT)、4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷(Unilink4200)、N,N’-二烷基苯二胺(Unilink4100)中的一种或多种。
刚性陶瓷纳米颗粒浆料中纳米陶瓷颗粒含量为60vol％～90vol％；刚性陶瓷纳米颗粒浆料中粘结剂为壳聚糖或者聚乙烯醇。所述刚性纳米颗粒浆料中所用溶剂为水、乙醇、丙酮、乙酸、二甲基甲酰胺、四氢呋喃中的的一种或多种。
所述抗冲击复合涂层还可以选择涂层固化温度和后处理方式，该固化温度可以为0～120℃，后处理方式可以为控制气体流速和方向、加热、热压、打磨、抛光等。
以下以几个实施例来对本发明进行进一步的详细说明。
实例1
浆料A为40wt％水性聚氨酯。
浆料B包括以下重量份原材料制备得到：30份的纳米氧化铝颗粒(150nm)、40-50份的水、40-50份的乙醇、5-10份的乙酸、1-5份的壳聚糖粘合剂、0.1-0.5份的添加剂。
浆料B的具体制备步骤：将水、乙醇、乙酸按上述质量份进行混合，静置形成混合溶液。称取纳米氧化铝颗粒加入上述混合溶液中，在冰水浴的条件下超声辅助分散30分钟，形成悬浊液。再将壳聚糖加入悬浊液剧烈搅拌，应用混合机混合均匀并去除浆料中气泡。
涂层的制备过程：用两台高压喷涂设备交替喷涂，其中一台用于喷涂聚氨酯浆料，另一台用于喷涂氧化铝颗粒浆料；柔性聚氨酯涂层为第一层，刚性氧化铝纳颗粒涂层为第二层，以此类推交替喷涂在碳纤维板形成14层，最后再喷涂一层聚氨酯。每道喷涂间隔时间为涂层固化时间，固化温度为60℃。将涂层涂敷后的碳纤维板用热压机进行热压，热压温度为80℃，压力为1MPa，热压时间为10分钟。
实例2
浆料A为40wt％水性聚氨酯。
浆料B包括以下重量份原材料制备得到：10份的纳米氧化铝颗粒(150nm)、40-50份的水、40-50份的乙醇、5-10份的乙酸、1-5份的壳聚糖粘合剂、0.1-0.5份的添加剂。
浆料B的具体制备步骤：将水、乙醇、乙酸按上述质量份进行混合，静置形成混合溶液。称取纳米氧化铝颗粒加入上述混合溶液中，在冰水浴的条件下超声辅助分散30分钟，形成悬浊液。再将壳聚糖加入悬浊液剧烈搅拌，应用混合机混合均匀并去除浆料中气泡。
涂层的制备过程：用旋涂仪通过逐层铺膜的方式形成15层仿生结构涂层。高速旋涂得到薄的柔性聚氨酯涂层，高速旋涂得到厚的刚性氧化铝纳颗粒涂层。每道喷涂间隔时间为涂层固化时间，在鼓风烘箱中进行常温干燥。将涂层涂敷后的碳纤维板用热压机进行热压，热压温度为80℃，压力为1.5MPa，热压时间为10分钟。
实例3
浆料A为40wt％水性聚氨酯。
浆料B包括以下重量份原材料制备得到：30份的纳米碳化硅颗粒(40nm)、90份的水、10份的聚乙烯醇、0.1-0.5份的添加剂。
浆料B的具体制备步骤：将聚乙烯醇颗粒加入到水中，常温搅拌1h，使得聚乙烯醇在水中溶胀，随后加热到95℃进行加热溶解。称取纳米碳化硅颗粒加入上述混合溶液中，在冰水浴的条件下超声辅助分散30分钟，形成浆料，应用混合机混合均匀并去除浆料中气泡。
涂层的制备过程：用两台高压喷涂设备交替喷涂，其中一台用于喷涂聚氨酯浆料，另一台用于喷涂氧化铝颗粒浆料；柔性聚氨酯涂层为第一层，刚性氧化铝纳颗粒涂层为第二层，以此类推交替喷涂在碳纤维板形成10层，最后再喷涂一层聚氨酯。每道喷涂间隔时间为涂层固化时间，固化温度为60℃。将涂层涂敷后的碳纤维板用热压机进行热压，热压温度为100℃，压力为1MPa，热压时间为5分钟。
实例4
浆料A为40wt％水性聚氨酯。
浆料B包括以下重量份原材料制备得到：15份的纳米氧化铝颗粒(150nm)、15份的纳米二氧化钛颗粒(100nm)、40-50份的水、40-50份的乙醇、5-10份的乙酸、1-5份的壳聚糖粘合剂及0.1-0.5份的添加剂。
浆料B的具体制备步骤：将水、乙醇、乙酸按上述质量份进行混合，静置形成混合溶液。称取纳米氧化铝颗粒、纳米二氧化钛颗粒加入上述混合溶液中，在冰水浴的条件下超声辅助分散30分钟，形成悬浊液；再将壳聚糖加入悬浊液剧烈搅拌，应用混合机混合均匀并去除浆料中气泡。
涂层的制备过程：用两台高压喷涂设备交替喷涂，其中一台用于喷涂聚氨酯浆料，另一台用于喷涂氧化铝颗粒浆料；柔性聚氨酯涂层为第一层，刚性氧化铝纳米颗粒涂层为第二层，以此类推交替喷涂在碳纤维板形成14层，最后再喷涂一层聚氨酯。每道喷涂间隔时间为涂层固化时间，固化温度为60℃。将涂层涂敷后的碳纤维板用热压机进行热压，热压温度为60℃，压力为1.5MPa，热压时间为10分钟。
实例5
浆料A为40wt％水性聚氨酯。
浆料B包括以下重量份原材料制备得到：10份的纳米碳化硅颗粒(40nm)、10份的纳米氧化锆颗粒(<100nm)、90份的水、10份的聚乙烯醇、0.1-0.5份的添加剂。
浆料B的具体制备步骤：将聚乙烯醇颗粒加入到水中，常温搅拌1h，使得聚乙烯醇在水中溶胀，随后加热到95℃进行加热溶解；称取纳米颗粒加入上述混合溶液中，在冰水浴的条件下超声辅助分散30分钟，形成浆料，应用混合机混合均匀并去除浆料中的气泡。
涂层的制备过程：用两台高压喷涂设备交替喷涂，其中一台用于喷涂聚氨酯浆料，另一台用于喷涂氧化铝颗粒浆料；柔性聚氨酯涂层为第一层，刚性氧化铝纳颗粒涂层为第二层，以此类推交替喷涂在碳纤维板形成10层，最后再喷涂一层聚氨酯。每道喷涂间隔时间为涂层固化时间，固化温度为75℃。将涂层涂敷后的碳纤维板用热压机进行热压，热压温度为80℃，压力为1MPa，热压时间为10分钟。
实例6
浆料A为40wt％水性聚氨酯。
浆料B包括以下重量份原材料制备得到：10份的纳米碳酸钙颗粒(100nm)、5份的纳米氮化硅颗粒(<50nm)、10份的纳米氮化铝颗粒(<100nm)、10份的纳米氮化铝颗粒(<100nm)、90份的水、10份的聚乙烯醇、0.1-0.5份的添加剂。
浆料B的具体制备步骤：将聚乙烯醇颗粒加入到水中，常温搅拌1h，使得聚乙烯醇在水中溶胀，随后加热到95℃进行加热溶解；称取纳米颗粒加入上述混合溶液中，在冰水浴的条件下超声辅助分散30分钟，形成浆料，应用混合机混合均匀并去除浆料中的气泡。
涂层的制备过程：用两台高压喷涂设备交替喷涂，其中一台用于喷涂聚氨酯浆料，另一台用于喷涂氧化铝颗粒浆料；柔性聚氨酯涂层为第一层，刚性氧化铝纳颗粒涂层为第二层，以此类推交替喷涂在碳纤维板形成10层，最后再喷涂一层聚氨酯。每道喷涂间隔时间为涂层固化时间，固化温度为80℃，将涂层涂敷后的碳纤维板用热压机进行热压，热压温度为80℃，压力为1MPa，热压时间为10分钟。
实例7
浆料A为40wt％水性聚氨酯。
浆料B包括以下重量份原材料制备得到：25份的纳米氧化铝颗粒(150nm)、15份的纳米氧化铁颗粒(100nm)、40-50份的水、40-50份的乙醇、5-10份的乙酸、1-5份的壳聚糖粘合剂、0.1-0.5份的添加剂。
浆料B的具体制备步骤：将水、乙醇、乙酸按上述质量份进行混合，静置形成混合溶液，称取纳米氧化铝颗粒、纳米二氧化钛颗粒加入上述混合溶液中，在冰水浴的条件下超声辅助分散30分钟以形成悬浊液；再将壳聚糖加入悬浊液剧烈搅拌，应用混合机混合均匀并去除浆料中的气泡。
涂层的制备过程：用两台高压喷涂设备交替喷涂，其中一台用于喷涂聚氨酯浆料，另一台用于喷涂氧化铝颗粒浆料；柔性聚氨酯涂层为第一层，刚性氧化铝纳颗粒涂层为第二层，以此类推交替喷涂在碳纤维板形成40层，最后再喷涂一层聚氨酯；每道喷涂间隔时间为涂层固化时间，常温固化；将涂层涂敷后的碳纤维板用热压机进行热压，热压温度为80℃，压力为1.5MPa，热压时间为5分钟。
实例8
浆料A为聚脲。
浆料A中A组分具体制备步骤为在装有55份的MDI-50的反应瓶中，通入氮气，开动搅拌，升温至50℃，分两批加入预热后的40份的PTMG-1000，两批次间隔10分钟，再加入5份的邻苯二甲酸二正辛酯，待加完后升温至75℃～95℃，继续反应3小时，取样测定半预聚物中-NCO端基含量为16.1％，停止加热，得到半预聚物A组分，置于密闭容器中，脱气充氮待用。
浆料A中B组分具体制备步骤为将60份D2000与40份DADMT装在反应瓶中，混合室温搅拌30分钟。
浆料A的喷涂过程为先将柔性涂层材料的A组分和B组分分别预热到40℃，采用一台高压喷涂机对A组分、B组分进行喷涂调试，经加温加压并精确计量后在动态混合室内混合均匀，按体积比1:1喷涂。
浆料B包括以下重量份原材料制备得到30份的纳米氧化铝颗粒(150nm)、40-50份的水、40-50份的乙醇、5-10份的乙酸、1-5份的壳聚糖粘合剂、0.1-0.5份的添加剂。
浆料B的具体制备步骤：将水、乙醇、乙酸按上述质量份进行混合，静置形成混合溶液。称取纳米氧化铝颗粒加入上述混合溶液中，在冰水浴的条件下超声辅助分散30分钟，形成悬浊液。再将壳聚糖加入悬浊液剧烈搅拌，应用混合机混合均匀并去除浆料中气泡。
涂层的制备过程：用两台高压喷涂设备交替喷涂，其中一台用于喷涂聚脲浆料，另一台用于喷涂氧化铝颗粒浆料；柔性聚脲涂层为第一层，刚性氧化铝纳颗粒涂层为第二层，以此类推交替喷涂在碳纤维板形成40层，最后再喷涂一层聚脲；每道喷涂间隔时间为涂层固化时间，常温固化；将涂层涂敷后的碳纤维板用热压机进行热压，热压温度为80℃，压力为1.5MPa，热压时间为5分钟。
单次冲击性能测试应用BGD 305重型冲击测试机进行测试，落锤质量为1kg，落锤高度为100cm，落锤能量为10J。冲击样品为碳纤维板、聚氨酯涂层涂敷的碳纤维板、聚脲涂层涂敷的碳纤维板、实例1-8，涂层厚度约为1mm。结果证明涂层能够大幅的强化基材的抗冲击能力，并且仿生多层结构涂层相比现有的聚氨酯涂层来说，其抗冲击能力更优秀。本发明实例中所制备的仿生抗冲击涂层，由坚硬且耐冲击的生物材料(如螳螂虾、贝壳、铁甲虫、石鳖等)得到启示，模仿其中的分层结构以及软硬相组合的协同作用，并且特意在硬相中引入缺陷，增加多尺度冲击能量吸收机理。具体来说，冲击过程中，产生裂纹、挤压变形、塑性变形、剪切变形、应变硬化、以及界面滑移、脱落等宏观能量吸收机理(如图4所示)；在微观层面上，冲击过程中产生纳米粒子的散落、滑移、挤压变形、以及纳米粒子间胶粘剂的拉伸变形。因此涂层能够大幅强化基材的抗冲击能力，并且仿生多层结构涂层相比现有的聚氨酯(或者聚脲)涂层来说抗冲击能力更优秀。
多次冲击性能测试应用BGD 305重型冲击测试机进行测试，落锤质量为2kg，落锤高度为80cm，落锤能量为16J，冲击次数为3次(其中原位冲击2次、换点冲击1次)。冲击样品为聚氨酯涂层涂敷的碳纤维板，仿生多层结构涂层涂敷的碳纤维板，涂层厚度约为2.8mm。聚氨酯涂层涂敷的碳纤维板由于硬度不足而出现穿刺孔，多次冲击后涂层失效；与此同时，仿生多层结构涂层涂敷的碳纤维板，在多次冲击后依然具备抗冲击效果。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种仿生多层级结构的抗冲击复合涂层，其特征在于：
所述抗冲击复合涂层为仿生结构，其包括交替设置的柔性聚合物层及刚性陶瓷纳米颗粒层；所述柔性聚合物层的层数为n+1，所述刚性陶瓷纳米颗粒层的层数为n，n为大于1的正整数。
2.如权利要求1所述的仿生多层级结构的抗冲击复合涂层，其特征在于：所述柔性聚合物层的厚度小于所述刚性陶瓷纳米颗粒层的厚度。
3.如权利要求1所述的仿生多层级结构的抗冲击复合涂层，其特征在于：所述柔性聚合物层的厚度及所述刚性陶瓷纳米颗粒层的厚度均为1μm～200μm；n为5～20。
4.一种权利要求1-3任一项所述的仿生多层级结构的抗冲击复合涂层的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：所述抗冲击复合涂层是由柔性聚合物浆料和刚性陶瓷纳米颗粒浆料交替喷涂或者旋涂形成的。
5.如权利要求4所述的仿生多层级结构的抗冲击复合涂层的制备方法，其特征在于：所述柔性聚合物浆料是水性聚氨酯、溶剂型聚氨酯或者聚脲。
6.如权利要求5所述的仿生多层级结构的抗冲击复合涂层的制备方法，其特征在于：所述柔性聚合物浆料是40wt％～60wt％水性聚氨酯。
7.如权利要求4所述的仿生多层级结构的抗冲击复合涂层的制备方法，其特征在于：刚性陶瓷纳米颗粒浆料中纳米粒子的尺寸为10nm～500nm。
8.如权利要求4所述的仿生多层级结构的抗冲击复合涂层的制备方法，其特征在于：刚性陶瓷纳米颗粒浆料中纳米陶瓷颗粒的种类为氧化铝、碳化硅、二氧化硅、氧化铁、碳酸钙、磷酸钙、氮化硅、氮化钛、氮化铝、氧化锆、二氧化钛、碳化钨中的一种或者多种。
9.如权利要求8所述的仿生多层级结构的抗冲击复合涂层的制备方法，其特征在于：刚性陶瓷纳米颗粒浆料中纳米陶瓷颗粒含量为60vol％～90vol％。
10.一种权利要求1-3任一项所述的仿生多层级结构的抗冲击复合涂层在建筑、汽车、船舶、飞机、风力发电机中的应用。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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