[发明专利]四斜面阵列可展结构和发泡板材及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料技术领域，尤其是一种四斜面阵列可展结构，及由四斜面阵列可展结构作为芯材的发泡板材，及发泡板材的制备方法。

背景技术

材料作为现代科学技术的三大支柱之一，深刻影响着现代科学技术的进步。为满足不同条件的使用需求，各种新型材料层出不穷，而夹芯结构复合材料以其质量轻、强度高等优异性能而得到广泛应用。目前研究比较多的夹芯结构复合材料有蜂窝夹芯结构、波纹夹芯结构、泡沫夹芯结构等，它们有各自的优缺点。

传统的蜂窝夹芯结构具有高比强、高比刚等性能优点，因此广泛应于航天领域。但是，其制造工艺复杂，生产成本较高；空间结构具有封闭性，水汽在容易在蜂窝结构中凝结积聚，导致芯子和面板的粘接强度下降；芯层几何尺寸比较单一，结构设计性不强；无法应用于大曲率的夹层结构。这些缺点极大限制了蜂窝夹芯结构的应用。

目前，复合材料已经在航天航空领域得到广泛应用，以主流客机为例，复合材料在空客A380中的使用高达25％，在波音787的复合材料高达50％。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种四斜面阵列可展结构，结构巧妙，可适合制作发泡板材。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：一种四斜面阵列可展结构，由若干个单元结构四方连续构成，所述单元结构的长度折叠半角和宽度折叠半角均为大于0°而小于180°，该结构几何展开后为一完整平面。

优选的，采用碳纤维、金属或塑料板材或片材制作而成。

一种发泡板材，以四斜面阵列可展结构为芯材制作而成。

优选的，所述四斜面阵列可展结构的两侧填充泡沫材料。

优选的，所述泡沫材料层外包覆有复合材料或金属蒙皮。

一种发泡板材的制备方法，包括以下步骤：

⑴、对芯材材料进行热压，制成四斜面阵列可展结构；

⑵、对四斜面阵列可展结构的两侧面空隙进行发泡填充，得到发泡板材。

优选的，对发泡板材进行蒙皮处理。

优选的，蒙皮处理与发泡填充同时进行。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：四斜面阵列可展结构比强度、比刚度高，耐疲劳性强，且其设计性强，具有可展性,可通过结构参数优化设计提高其力学性能；由其增强的泡沫板材，具有质量轻、比强度、比刚度高等特点，而且具有隔音降噪、耐疲劳等优点，其芯材结构尺寸多样，设计性强，同时板材具有很好拼接性，可以根据需要拼接为所需的形状和尺寸。

附图说明

图1为本发明四斜面阵列可展结构的结构示意图；

图2是四斜面阵列可展结构中单元结构示意图；

图3是四斜面阵列可展结构搭接示意图；

图4是四斜面阵列可展结构芯材增强的泡沫板材示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

如图1所示的一种四斜面阵列可展结构，由图2所示的单元结构阵列而成，主要设计参数为长度折叠半角α，宽度折叠半角β，以及折叠边长l和高度h，α、β范围为0°到180°，不可取为0°和180°，否则结构还是平面板材，不具备可展性的特点。通过改变结构参数，可以得到不同性能的四斜面可展单元结构。

这种四斜面阵列可展结构，具有可展性，该结构几何展开后为一完整平面，可由碳纤维、金属或塑料等塑形良好的材料通过热压成型工艺压制而成，且不产生或仅产生很小的拉深变形。

这种四斜面阵列可展结构具有复制性，因而其在长度方向和宽度方向具有很好的可扩展性，可将板材在长度方向或者宽度方向进行搭接，得到不同尺寸不同形状的板材，适用范围更加灵活，如图3所示。

如图4所示的一种发泡板材，以四斜面阵列可展结构作为芯材，这种发泡板材以可展阵列结构芯材为骨架，将泡沫材料充填于芯材两侧，形成两面平整的板材。

由于芯材结构是由四斜面阵列可展结构阵列而成，因而其在长度方向和宽度方向具有很好的可扩展性，可将板材在长度方向或者宽度方向进行搭接，得到不同尺寸不同形状的板材，适用范围更加灵活。

所用的泡沫材料，密度低，强度大，利用模具将其均匀充填于芯材上下两面的空隙处形成平整的板材。

这种板材不仅具有质量轻、比强度、比刚度高等特点，而且具有隔音降噪、耐疲劳等优点，其芯材结构尺寸多样，设计性强，具有良好的拼接性，可适用于不同的场合。

这种板材可与表面蒙皮一次成型，泡沫与蒙皮粘结性良好。