[发明专利]一种微点阵结构的制备方法

说明书

本发明涉及一种微点阵结构的制备方法，该制备方法以塑料材质的细丝材为原材料制得丝材无纬布，丝材无纬布排布于工装中，制备出微点阵结构的骨架结构；然后在塑料点阵骨架结构的表面涂覆一层金属材料；去除骨架结构后，制得金属微点阵结构；本发明具有不需要专用设备、成本低、效率高等优势。

技术领域

本发明涉及一种微点阵结构的制备方法，属于金属点阵结构领域。

背景技术

由波音公司开发的一种轻质金属材料－“微点阵金属(microlattice)”，具有以下特点：99.99%中空结构，比泡沫塑料轻100倍，未来可用于航空设计；采用连通中空管结构，管壁厚度100纳米，仅是人体头发直径的千分之一；压缩50%张力之后能够完全恢复，具有超级高能量吸收能力。

由于微点阵结构的上述特点，其在多个领域具有非常良好的应用前景。比如：可用于制造电池电极、催化剂载体，并具有声学、振动和冲击能量抑制；可用于航空航天器制造，深太空探索航天器减重40%。

这种微点阵结构的现有的制备方法是采用紫外光照射光敏树脂，制备出骨架结构，然后采用化学镀的方法在骨架表面涂覆一层金属材料，然后采用化学蚀刻或气氛炉真空烧结的方法将骨架去除，从而制备出微点阵结构。

上述现有方法在制备点阵结构时存在一些不足，主要表现在树脂模板的制备难度大、需要专用设备、成本高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种微点阵结构的制备方法，该方法 以聚甲基丙烯酸甲酯等塑料材料的细丝材为原材料，制备出微点阵结构的骨架结构，然后在骨架结构的表面涂覆一层金属材料，而后将骨架结构去除，采用这种方法制备出的微点阵结构，采用的原材料可以是低成本的甲基丙烯酸甲酯丝材，制造成本低，对设备的要求低，去除采用低成本的气氛炉，在高温下采用氩气将其去除干净，该方法具有制备成本低、效率高等优点，制备的金属微点阵结构具有超轻的重量和多样化的功能。

为了解决上述问题，本发明采用了如下技术方案：

一种微点阵结构的制备方法，其特征在于:包括如下步骤：

第一步、制备塑料点阵骨架结构

以塑料丝材为原材料制得丝材无纬布，丝材无纬布排布于工装中，制备出微点阵结构的骨架结构；

第二步、表面涂覆

在骨架结构的表面涂覆一层金属材料；

第三步、去除骨架结构，制得金属微点阵结构。

在一个优选的技术方案中，所述第一步的的具体操作步步骤为：

（1）准备工装；

（2）在塑料丝材的表面涂覆一层粘接剂；

（3）将涂覆了粘接剂的塑料丝材缠绕到芯轴上；

（4）在缠绕的丝材表面，沿着周向方向，每间隔一定距离喷涂胶体，不需要喷涂的位置采用隔离纸覆盖；

（5）待胶体凝固后，将缠绕的丝材取下，并沿着喷涂胶体部位的中央位置将丝材无纬布切开，从而制备出两端固定的丝材无纬布；

（6）将多片丝材无纬布逐层排布到工装中，相邻层之间的丝材排布角度不同，层间的塑料丝材通过粘接剂实现层间连接，在最上层的丝材无纬布上面放置一块压重，将多层丝材无纬布压实，制备出塑料点阵骨架结构。

在一个优选的技术方案中，所述步骤（6）中的丝材无纬布逐层排布按照0°/90°/0°/90°…的顺序交错排布。

4在一个优选的技术方案中，所述塑料丝材的成分为聚甲基丙烯酸甲酯，所述胶体的成分为聚甲基丙烯酸甲酯溶于丙酮。