CN216032919U - 夹层复合材料 - Google Patents
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Abstract
公开了一种夹层复合材料，包括相对层叠设置的上蒙皮和下蒙皮，上蒙皮和下蒙皮之间设置夹层，该夹层包括阵列分布的点阵单元格，芯材设置在夹层内的点阵单元格中。本实用新型的夹层复合材料利用夹层的点阵单元格对芯材进行预制，可以提高夹层板材的抗冲击性能，降低发生芯材屈服开裂和界面分层的风险，提高可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及复合材料设计技术领域，特别涉及一种夹层复合材料。
背景技术
天线是一种变换器，它把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介中传播的电磁波，或者进行相反的变换，是在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。天线应用于众多的领域中，其中飞机天线就是一种飞机上用来辐射和接收无线电波的装置，其原理就使发射天线将振荡器送来的交流电磁能变为向一定空间传播的电磁波能量，且飞机天线需要具有体积小、重量轻和强度高的特点。
现有技术中，有采用夹层复合材料制作天线，传统夹层复合材料为轻质夹芯和纤维增强树脂蒙皮复合而成，在冲击载荷下，易发生芯材的屈服开裂、界面分层等破坏。
实用新型内容
鉴于上述问题，本实用新型的目的在于提供一种夹层复合材料，从而提高夹层板材的抗冲击性能，降低芯材屈服开裂和界面分层的风险，提高夹层复合材料的可靠性。
根据本实用新型的一方面，提供一种夹层复合材料，包括：
层叠设置的上蒙皮和下蒙皮；
夹层，位于所述上蒙皮和所述下蒙皮之间，包括阵列分布的点阵单元格；
芯材，设置在所述夹层内的点阵单元格的内腔中。
可选地，所述上蒙皮和所述夹层之间、所述下蒙皮和所述夹层之间、所述上蒙皮中、所述下蒙皮中和所述夹层中的至少一个区域包括预制的结构电磁功能材料。
可选地，所述结构电磁功能材料包括吸波材料、超材料中的至少一种。
可选地，所述上蒙皮和所述夹层为一体共固化成型结构或共胶接成型的分体固化结构，所述下蒙皮和所述夹层为一体共固化成型结构或共胶接成型的分体固化结构。
可选地，所述上蒙皮和所述下蒙皮均为碳纤维材质；
所述夹层为碳纤维环氧树脂预浸料。
所述芯材为聚酯泡沫。
可选地，所述上蒙皮和所述下蒙皮均为石英纤维预浸料材质；
所述夹层为石英纤维环氧树脂预浸料。
所述芯材为聚甲基丙烯酰亚胺泡沫。
可选地，所述点阵单元格的内腔为矩形。
可选地，所述点阵单元格的内腔为六边形。
可选地，所述点阵单元格的外轮廓形状与内腔轮廓形状相同。
可选地，所述芯材的尺寸与所述点阵单元格的内腔尺寸相同。
本实用新型提供的夹层复合材料包括相对层叠设置的上蒙皮和下蒙皮，上蒙皮和下蒙皮之间设置夹层，该夹层包括阵列分布的点阵单元格，芯材设置在夹层内的点阵单元格的内腔中，其中，利用夹层的点阵单元格对芯材进行预制，可以提高夹层板材和芯材的抗冲击性能，降低发生芯材屈服开裂和界面分层的风险，提高可靠性。
附图说明
通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1示出了根据本实用新型实施例的夹层复合材料的纵截面结构示意图；
图2示出了根据本实用新型实施例的夹层复合材料的俯视透视结构示意图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本实用新型的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。
图1示出了根据本实用新型实施例的夹层复合材料的纵截面结构示意图，图2示出了根据本实用新型实施例的夹层复合材料的俯视透视结构示意图。
如图1和图2所示，本实用新型实施例的夹层复合材料100包括相对层叠设置的上蒙皮111和下蒙皮112，位于上蒙皮111和下蒙皮112之间的夹层120，夹层120包括阵列分布的点阵单元格121，芯材130设置在夹层120内的点阵单元格121中。
芯材130与点阵单元格121的内腔尺寸相同，在本实施例中，点阵单元格121为矩形，考虑到材料本身的厚度，点阵单元格121整体为六面立方体结构；在其它实施例中，点阵单元格121为六边形(一般为正六边形)，芯材130为与之尺寸相同的六边形，整体为平面蜂窝结构，考虑到芯材130和夹层120本身的厚度，点阵单元格121整体呈六棱柱形。
其中，点阵单元格121腔壁具有一定厚度，多个点阵单元格121之间紧密接触连接。点阵单元格121的外轮廓与内腔轮廓的形状可相似也可采用不同的形状，例如，内腔轮廓为正六边形，外轮廓为正方形，或内腔轮廓为正六边形，外轮廓为正六边形。该点阵单元格121的内腔轮廓与外轮廓形状相同(图形相似，尺寸不同)，其受力均匀度好，可提升强度，也便于制作。
上蒙皮111和下蒙皮112与夹层120之间可用胶黏剂胶接，胶黏剂可选为热塑型胶黏剂、热固型胶黏剂、合成橡胶型胶黏剂和橡胶树脂剂等，相邻点阵单元格121之间也可采用上述胶黏剂胶接。
在一种实施例中，上蒙皮111和下蒙皮112均为碳纤维材质，夹层120为碳纤维环氧树脂预浸料(预浸料是用树脂基体在严格控制的条件下浸渍连续纤维或织物，制成树脂基体与增强体的组合物)，芯材130为聚酯泡沫，可以提高材料的抗压和抗冲击性能，碳纤维材质重量轻，可实现轻质夹层复合材料的设计。
其中，形成碳纤维环氧树脂预浸料的方法可以包括以下步骤：将环氧树脂进行热熔以形成胶液，将碳纤维体和胶液进行浸渍处理以形成碳纤维环氧树脂预浸料。
在另一种实施例中，上蒙皮111和下蒙皮112均为石英纤维环氧预浸料，夹层120为石英纤维环氧树脂预浸料，芯材130材质为PMI(polymethacrylimide，聚甲基丙烯酰亚胺)泡沫，石英纤维材质刚度高，可获得高刚度和抗冲击性能的透波复合材料结构，可用于隐身材料。
其中，形成石英纤维环氧树脂预浸料的方法可以包括以下步骤：将环氧树脂进行热熔以形成胶液，将石英纤维体和胶液进行浸渍处理以形成石英纤维环氧树脂预浸料。石英纤维体为平纹纤维布或单向石英纤维布。
夹层120利用模具加工成形，成形后可进行烘烤处理，可将其中的多余水分去除掉，降低重量。
聚酯泡沫或PMI泡沫的结构泡沫材料的芯材130具有优良的比刚度和比强度，压缩、拉伸、剪裁和弯曲性能极佳，且重量很轻，可获得高机械强度和较轻重量的复合夹层材料。其中，聚甲基丙烯酰亚胺为一种轻质、闭孔的硬质泡沫塑料，具有良好的力学性能、热变形温度和化学稳定性，与其他树脂的相容性好，机械加工容易，且热成型容易。
其中，本实施例的夹层复合材料100的上蒙皮111、下蒙皮112和夹层120之间通过胶接实现整体的连接，即上蒙皮111、下蒙皮112和夹层120为共胶接成型的分体固化结构，可便于不同材质之间的连接成型，便于将上蒙皮111、下蒙皮112和夹层120设计为不同的材料，可满足不同的功能需求；在可选实施例中，上蒙皮111、下蒙皮112和夹层120为一体共固化成型结构，可提高夹层复合材料的整体结构强度。
其中，芯材130与上下蒙皮之间的夹层120可以为功能组件，可用于船体结构，车体结构，轨道交通，民航等领域，例如飞行器的隐身夹板。
在可选实施例中，上蒙皮111、下蒙皮112和夹层120包括预制的结构电磁功能材料，该结构电磁功能材料可设置在上蒙皮111中、下蒙皮112中、夹层120中、上蒙皮111和夹层120之间、下蒙皮112和夹层120之间的至少一个区域中，该结构电磁功能材料具体为吸波材料、超材料等，可赋予复合材料结构电磁功能，可用于隐身材料的制作设计。
本实用新型的夹层复合材料将芯材设置在夹层的点阵单元格中，可以显著提高夹层板材的抗冲击性能，降低发生芯材屈服开裂和界面分层的风险，提升夹层复合材料的可靠性。
在冲击载荷下，冲击力通过大量点阵单元格与芯材之间的碰撞减缓对材料的破坏，降低夹层复合材料在冲击载荷下的屈服开裂风险，提升稳定性。芯材分为多个，每一个芯材的尺寸小，受力力矩小，机械强度提高，开裂风险降低；夹层的点阵单元格将芯材包围在内腔中的，界面紧密接触，降低了界面分层的风险。
依照本实用新型的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本实用新型以及在本实用新型基础上的修改使用。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (10)
1.一种夹层复合材料，其特征在于，包括：
层叠设置的上蒙皮和下蒙皮；
夹层，位于所述上蒙皮和所述下蒙皮之间，包括阵列分布的点阵单元格；
芯材，设置在所述夹层内的点阵单元格的内腔中。
2.根据权利要求1所述的夹层复合材料，其特征在于，所述上蒙皮和所述夹层之间、所述下蒙皮和所述夹层之间、所述上蒙皮中、所述下蒙皮中和所述夹层中的至少一个区域包括预制的结构电磁功能材料。
3.根据权利要求2所述的夹层复合材料，其特征在于，所述结构电磁功能材料包括吸波材料或者超材料。
4.根据权利要求1所述的夹层复合材料，其特征在于，所述上蒙皮和所述夹层为一体共固化成型结构或共胶接成型的分体固化结构，所述下蒙皮和所述夹层为一体共固化成型结构或共胶接成型的分体固化结构。
5.根据权利要求1所述的夹层复合材料，其特征在于，
所述上蒙皮和所述下蒙皮均为碳纤维材质；
所述夹层为碳纤维环氧树脂预浸料；
所述芯材为聚酯泡沫。
6.根据权利要求1所述的夹层复合材料，其特征在于，
所述上蒙皮和所述下蒙皮均为石英纤维预浸料材质；
所述夹层为石英纤维环氧树脂预浸料；
所述芯材为聚甲基丙烯酰亚胺泡沫。
7.根据权利要求1所述的夹层复合材料，其特征在于，
所述点阵单元格的内腔为矩形。
8.根据权利要求1所述的夹层复合材料，其特征在于，
所述点阵单元格的内腔为六边形。
9.根据权利要求7或8所述的夹层复合材料，其特征在于，
所述点阵单元格的外轮廓形状与内腔轮廓形状相同。
10.根据权利要求1所述的夹层复合材料，其特征在于，
所述芯材的尺寸与所述点阵单元格的内腔尺寸相同。
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