[发明专利]一种具有规则桥连结构的仿贝壳层状复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种具有规则桥连结构的仿贝壳层状复合材料的制备方法，其特征在于包括下列步骤：

第一步，在20～35℃下将有机粘结剂溶于水中搅拌，得到混合均匀的无色透明溶液；

所述有机粘结剂是水溶性有机聚合物；所述有机粘结剂与水的重量比为1:10至1:60；

第二步，取第一步中得到的无色透明溶液，加入微纳米陶瓷颗粒，在20～35℃下搅拌至形成均匀的白色悬浊液；所述微纳米陶瓷颗粒在无色透明溶液中的浓度范围为0.1g/ml至0.8g/ml；

第三步，将第二步中得到的白色悬浊液倒入聚四氟乙烯模具中，然后将该模具置于铜棒的一端，铜棒的另一端浸没在液氮中，形成了定向冷冻的机制，产生冷冻试样；

液氮提供的冷冻温度为－60℃～－120℃，所述定向冷冻是沿铜棒的轴向方向；

第四步，将第三步中得到的冷冻试样放入冷冻干燥机中，在－40℃～－60℃的低温真空干燥温度下干燥40～60h，除去试样中的水得到干燥试样；

第五步，将第四步中得到的干燥试样在马弗炉中煅烧，在温度1300～1700℃下煅烧2～4h，得到烧结试样；

第六步，取有机填充物单体置于80～110℃油浴中，当单体融化后加入催化剂，搅拌至完全均匀，形成淡黄色液体；加入的催化剂与所述有机填充物单体的质量比为1:20至1:300，所述有机填充物单体与第二步中加入的微纳米陶瓷颗粒的质量比为5:1至60:1；

所述有机填充物是工程塑料；所述催化剂选自有机锡化合物和脂肪胺；

第七步，将第六步中得到的淡黄色液体倒入装有第五步得到烧结试样的容器中，然后放入真空干燥箱中真空脱气，得到脱气后的试样；

第八步，将第七步中得到的脱气后的试样在烘箱中程序煅烧，进行后固化；

程序煅烧中的顺次升温煅烧时间为140℃保持2h、160℃保持2h、180℃保持2h、200℃保持2h和/或220℃保持2h；煅烧完成后自然降至室温，取出，得到具有规则桥连结构的仿贝壳层状复合材料。

2.根据权利要求1所述的一种具有规则桥连结构的仿贝壳层状复合材料的制备方法，其特征在于：所述仿贝壳层状复合材料中包含有微纳米陶瓷颗粒和有机填充物；所述微纳米陶瓷颗粒是50～500纳米的碳化硅、氮化硅或氧化硅；所述有机填充物是工程塑料，为环氧树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰亚胺。

3.根据权利要求1所述的一种具有规则桥连结构的仿贝壳层状复合材料的制备方法，其特征在于：所述仿贝壳层状复合材料的层厚为1～5微米，层间距为5～11微米，桥连间距为5～9微米。

4.根据权利要求1所述的一种具有规则桥连结构的仿贝壳层状复合材料的制备方法，其特征在于：所述有机粘结剂选自聚乙烯醇、壳聚糖、聚氨酯。

5.根据权利要求1所述的一种具有规则桥连结构的仿贝壳层状复合材料的制备方法，其特征在于：所述催化剂选自二丁基二月桂酸锡和乙二胺。

6.根据权利要求1所述的一种具有规则桥连结构的仿贝壳层状复合材料的制备方法，其特征在于：第一步中的搅拌速度为60～150转/分钟，搅拌时间为20-48h；第二步中的搅拌速度为60～150转/分钟，搅拌时间为40-60h；第三步中所述铜棒的直径为4-6cm；第六步中的搅拌时间为20-50min，搅拌速度为60～150转/分钟；第七步中的干燥温度为85-105℃，脱气时间为12-24h。

7.根据权利要求1所述的一种具有规则桥连结构的仿贝壳层状复合材料的制备方法，其特征在于：第四步所述干燥试样的层厚为1～5微米，层间距为15～30微米，桥连间距为10～24微米。

8.根据权利要求1所述的一种具有规则桥连结构的仿贝壳层状复合材料的制备方法，其特征在于：第五步所述烧结试样的层厚为1～5微米，层间距为5～11微米，桥连间距为5～9微米。

9.根据权利要求1所述的一种具有规则桥连结构的仿贝壳层状复合材料的制备方法，其特征在于：所述复合材料的抗弯强度为220～400MPa。