[发明专利]功能复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的功能复合材料，包括基体和功能的表面材料。

背景技术

功能复合材料具有广泛的应用领域。这种材料特别在具有显著的热效应的吸附过程和催化过程中具有决定性的重要性。此外它使用在防腐蚀和抗恶臭保护的领域内，以便使化学的和技术的装置的表面相对流入的侵蚀性化学物质有抵抗力或避免沉积。

功能复合材料包括基体材料和在该基体材料的表面上设置的功能材料，所述基体材料例如是金属材料、陶瓷或玻璃材料，所述功能材料用作为催化剂、吸附剂、防腐蚀或抗恶臭保护、绝缘体或电功能的层。

在传统的制造方法中，将功能材料作为成型体、特别是颗粒物，或作为涂层涂覆到相应的基体材料上。在此在大多数情况下基体材料的表面不完全用功能材料覆盖或涂敷。结果是功能材料在基体表面上的不充分的机械连接和在基体材料与涂层之间的不充分的热接触。

涂敷方法导致基体材料与功能材料之间的较牢固的直接的和大面积的接触，其中完全覆盖基体表面，涂敷方法例如是就地结晶、表面结晶(Aufkristallisution)或消耗的表面结晶。复合材料的由此得出的机械特性和在两部分之间所达到的热连接的结果虽然是较好的，但对于许多使用条件决不是最好的。

这样其例如总是由于基体材料和涂层的不同的热膨胀在迅速的温度变化时经常导致与功能涂层的分离相联系的强度问题。这样的问题特别在调温过程中、在煅烧和吸附剂激活时发生。并且随着功能材料的涂层的越来越大的厚度，大大地限制在复合材料中的传热。

发明内容

由上述问题得出基于本发明的目的，即提供一种功能复合材料，借其可以持久地避免上述的缺点和功能的损害。所需要的复合材料应该具有高的热承载能力，在基体材料与功能涂层之间的机械连接即使在较大的层厚的情况下也可以经受住高的负荷，并且在复合材料中的传热在技术上具有最好的值。所需要的复合材料应该可多种多样地使用。本发明提供用于制造这样的复合材料的方法步骤。

利用一种具有权利要求1的特征的功能复合材料达到该目的，所述功能复合材料包括基体和功能的表面材料。在方法方面，利用一种具有权利要求16特征的用于制造复合材料的方法达到该目的。相应的各从属权利要求提供复合材料或为此采用的制造方法的合乎目的的或有利的实施形式。

按照本发明在基体与功能的表面材料之间的材料边界不是平面的。更确切地说在边界层内构造材料边界。该边界层具有一称为交联深度的厚度。它朝功能的表面材料的方向上由一个上边界限制并且朝基体的方向上由一个下边界限制。作为由此的结果，基体在其相应的表面上与功能的表面材料嵌接。这引起功能的表面材料在基体的表面上的显著加大的连接，其包括在两部分之间的加强的热接触。由此将在基体与表面材料之间的接触热阻减至最小。

材料边界特别构成为基体的连续排列的表面的多个成型部，其具有多个间隙，其中每一成型部具有一个等于交联深度的高度。除此之外，在边界层的相当于交联深度几倍的水平宽度内设置至少一个成型部和至少一个间隙。

这引起在成型部的高度与成型部的宽度之间最好的匹配，并从而引起在边界层的厚度或其交联深度与成型部的宽度之间最好的匹配，其在复合材料中对于最好的机械强度和良好的热接触是必需的。

符合目的地，各成型部在结构化的边界层的下边界的区域内具有第一成型部宽度并且在其上边界的区域内具有不同于第一成型部宽度的第二成型部宽度。成型部的由此可达到的轮廓可以改善基体与涂层之间的热接触或有助于复合结构的改善的强度。

在有利的实施形式中，所产生的材料边界在一个至少相当于两倍交联深度的水平宽度上重复地沿结构化的边界层的下边界和上边界延伸。在成型部的宽度与高度之间的这样的比例在热的、化学的和机械的方面证明是特别有利的。

交替变换的材料边界的长度符合目的地这样地确定，即：它是基体的平的材料边界的长度的至少1.1倍、优选1.3至2.5倍。随之出现的在基体与功能的表面材料之间的相应增大的接触面积已证明在热上是有利的。交联深度具有在5pm至100pm(微微米)的范围内、特别5pm至60pm的数值。

可以以不同的形状构成成型部。在一第二方案中，成型部形成一系列板条，其具有矩形的、燕尾槽状的和/或波形的轮廓。矩形的和波形的轮廓对于表面材料与基体之间的热接触和对于较简单的制造是有利的，燕尾槽状的轮廓在复合结构中引起很牢固的机械结合。