[发明专利]一种基于容器-管道网络的增强/自修复一体化复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种基于容器-管道网络的增强/自修复一体化复合材料，其特征在于，所述的增强/自修复一体化复合材料包括基体材料和基体材料内部的容器-管道网络骨架结构；

所述的容器-管道网络骨架结构由空心球壳和圆柱管道按周期性贯通连接而成，空心球壳和圆柱管道连接处通过圆角过渡，避免应力集中；每一个空心球壳能够与六根圆柱管道连接，每一根圆柱管道能够与两个空心球壳连接；空心球壳内部装填修复剂，且空心球壳在材料整个服役周期内不发生失效，空心球壳能够对基体材料起到增强作用，圆柱管道用于将修复剂输送至材料各处；

所述的基体材料中均匀分散有催化剂；

所述的容器-管道网络骨架结构的材料性能强于基体材料；所述的空心球壳的壁厚为200～500μm；所述的圆柱管道的壁厚为50～100μm；

在材料未受损时，容器-管道网络中的空心球壳能够对复合材料的力学性能产生增强效果；当基体材料出现损伤后，裂纹附近的输送管道将发生破裂并释放修复剂，修复剂在基体材料中催化剂的作用下发生交联反应，实现损伤的自修复。

2.根据权利要求1所述的一种基于容器-管道网络的增强/自修复一体化复合材料，其特征在于，所述的容器-管道网络骨架结构中空心球壳和圆柱管道的材料为氧化锆或氧化铝。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于容器-管道网络的增强/自修复一体化复合材料，其特征在于，所述的基体材料为环氧树脂或酚醛树脂。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于容器-管道网络的增强/自修复一体化复合材料，其特征在于，所述的修复剂为双环戊二烯DCPD。

5.根据权利要求3所述的一种基于容器-管道网络的增强/自修复一体化复合材料，其特征在于，所述的修复剂为双环戊二烯DCPD。

6.根据权利要求1或2或5所述的一种基于容器-管道网络的增强/自修复一体化复合材料，其特征在于，所述的催化剂为格拉布催化剂Grubbs或六氯化钨WCl₆。

7.根据权利要求3所述的一种基于容器-管道网络的增强/自修复一体化复合材料，其特征在于，所述的催化剂为格拉布催化剂Grubbs或六氯化钨WCl₆。

8.根据权利要求4所述的一种基于容器-管道网络的增强/自修复一体化复合材料，其特征在于，所述的催化剂为格拉布催化剂Grubbs或六氯化钨WCl₆。

9.上述权利要求1-8任一所述的增强/自修复一体化复合材料的制备方法，其特征在于以下步骤：

(1)制备容器-管道网络骨架结构

利用CAD软件设计容器-管道网络骨架结构的三维模型，采用3D打印技术制备容器-管道网络骨架结构；容器-管道网络骨架结构中的空心球壳和圆柱管道按周期性贯通连接而成，且空心球壳和圆柱管道连接处通过圆角过渡，保留容器-管道网络骨架结构顶部的圆柱管道开口，其余各处的圆柱管道末端均为封闭状态；

(2)在容器-管道网络骨架结构内加注修复剂

在真空环境下将修复剂加注到步骤(1)所制备的容器-管道网络骨架结构内部，加注完成后，采用石蜡对容器-管道网络骨架结构的开口进行密封；

(3)将催化剂分散在基体材料内

取适量催化剂加入基体材料中，充分搅拌使催化剂呈均匀分散状态；

(4)复合材料成型

将步骤(2)得到的装载有修复剂的容器-管道网络骨架结构置于聚四氟乙烯模具中，并将步骤(3)所得到的混有催化剂的基体材料注入聚四氟乙烯模具中，抽真空后固化成型，脱模即制得增强/自修复一体化复合材料。