[发明专利]一种四维碳纤维棒结构复合材料的碳纤维棒骨架

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳纤维棒结构复合材料，尤其是涉及一种四维碳纤维棒结构复合材料的碳纤维棒骨架。

背景技术

目前，三维碳纤维棒复合材料因其耐高温、耐腐蚀、抗冲击力等优良性能，人们已广泛地将其应用在航空航天、高端产业等各领域中。但是在实际应用过程中，三维碳纤维棒复合材料因采用的碳纤维为三维的水平垂直及纵向结构，导致存在以下缺陷：

其一：由于不是多角度增强受力，因此受力强度不够均匀（剖截面上受力强度不一致），不能多方位抵抗冲击力；

其二：由于本身由短切碳纤维棒构成，因此限制了碳纤维棒本身的固特性，其耐高温、耐腐蚀、抗冲击力等优势得不到充分体现；

其三：因三维碳纤维棒复合材料内部的三维碳纤维棒骨架占空比比较大,其之间的空隙较小，当三维碳纤维棒骨架放入模具中进行增强聚甲基丙烯酸甲酯、环氧树脂、聚芳基乙炔硅树脂、增强聚醚醚酮的浇铸时，会产生阻力，导致所浇铸的增强聚甲基丙烯酸甲酯、环氧树脂、聚芳基乙炔硅树脂、增强聚醚醚酮等产生气泡，因而所制成的复合材料存在有瑕疵，当复合材料用语高科技及高端的航空航天领域时，遇到高温高压时，小小的瑕疵就会带来整个结构的崩溃，从而带来不能承受的损失，因此亟待开发出能够克服上述缺点的具有新的碳纤维棒骨架结构的新型四维碳纤维棒结构复合材料。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中的三维碳纤维棒复合材料所存在的上述问题,提供一种结构稳定牢固、受力强度均匀、能多方位抵抗冲击力的一种四维碳纤维棒结构复合材料。

本发明设计一种四维碳纤维棒结构复合材料的碳纤维棒骨架, 其特征在于：碳纤维棒骨架有四组，碳纤维棒骨架分左右前后四组，每组碳纤维棒骨架由若干排组成，排与排之间相互平行，每排由若干根碳纤维棒构成，根与根之间相互平行，相邻组之间的所有碳纤维棒在垂直投影面上相互垂直，每组碳纤维棒骨架与水平面呈同一个夹角，四组碳纤维棒骨架位于同一水平面上，四组碳纤维棒骨架的排间距和每排的根间距均相等，四组碳纤维棒骨架的同一排的四根碳纤维棒之间在一点相互相切，同一排的四根碳纤维棒之间的相切点位于同一水平面。其特征在于：碳纤维棒为圆形棒。

本发明由于采用上述技术方案，取得了如下效果：

其一：针对三维碳纤维棒复合材料受力强度不够均匀的问题，由于采用了四维结构体，其形成的基本单元呈四棱锥,结构体不易扭曲、变形，无论从哪个方向切入，均构成网状，因此承受力平均，能多方位抵抗冲击力。

其二：针对三维碳纤维棒复合材料多数由短切碳纤维棒构成的问题，由于将碳纤维棒长条束整合成了碳纤维棒棒，因此拉伸性良好，能保持碳纤维棒本身耐高温、耐腐蚀等特性。

其三：针对三维碳纤维棒复合材料对后续CVD工序带来阻力的问题：本发明因为所有的碳纤维棒骨架之间存在有开放通道，所以空间占空比较大，占18%——20%，延续到CVD工序中，能使工艺处理非常顺利。

附图说明

下面结合附图和本发明的具体实施例对本发明作进一步详细描述。

图 1 是本发明的单个单元的侧面结构示意图。

图 2 是本发明的单个单元的俯视结构示意图。

图中1为碳纤维棒。

具体实施方式

图中其特征在于：碳纤维棒骨架有四组，碳纤维棒骨架分左右前后四组，每组碳纤维棒骨架由若干排组成，排与排之间相互平行，每排由若干根碳纤维棒构成，根与根之间相互平行，相邻组之间的所有碳纤维棒在垂直投影面上相互垂直，每组碳纤维棒骨架与水平面呈同同一个夹角，四组碳纤维棒骨架位于同一水平面上，四组碳纤维棒骨架的排间距和每排的根间距均相等，四组碳纤维棒骨架的同一排的四根碳纤维棒之间在一点相互相切，同一排的四根碳纤维棒之间的相切点位于同一水平面。其特征在于：碳纤维棒为圆形棒。

制作碳纤维棒复合材料时，可先制备长方体的模具，为了保证碳纤维棒的穿行顺利，必须保证非常精度的加工精度，一般先制备碳纤维棒，将长丝碳纤维浸渍然后，经过预成型，然后分多级加热制成碳纤维棒，为了能够在穿碳纤维棒时的稳定，必须保证制成的碳纤维棒公差一致，并保持一定的精度范围，然后依此分组将碳纤维棒按照每层放置在模具中，注意放置时的四组碳纤维棒在相切点的相切，待所有的碳纤维棒全部放置后形成了碳纤维棒骨架，由于在进行增强聚甲基丙烯酸甲酯、环氧树脂、聚芳基乙炔硅树脂、增强聚醚醚酮等的浇铸时容易在模具内形成气泡，因此可以采用先对模具抽真空，然后浇铸，进行后续CVD工序，由于所有的碳纤维棒为圆形，其形成的切点之间存在孔隙，因此所有的碳纤维棒构成的碳纤维棒骨架之间存在所有的空间均存在有开放通道，无任何的死角，并且整个碳纤维棒骨架每层的所有通道均等，因此当进行上述填料的浇铸时，可以保证浇铸到所有的空间，不会存在气泡，保证复合材料的质量。