[发明专利]一种单向碳纤维复合材料多级蜂窝结构及其制备方法

权利要求书

1.一种单向碳纤维复合材料多级蜂窝结构，其特征在于：包括上面板、下面板和设置在上面板和下面板之间的多级蜂窝结构夹芯层；所述的多级蜂窝结构夹芯层由沿水平和竖直方向的带槽多级蜂窝嵌锁条相互嵌锁组装而成,同向的带槽多级蜂窝嵌锁条具有相同数量的槽,各方向的带槽多级蜂窝嵌锁条数量等于另一方向上带槽多级蜂窝嵌锁条的槽的数量,各方向的带槽多级蜂窝嵌锁条数量均大于等于2；所述的带槽多级蜂窝嵌锁条由PMI泡沫夹芯板制备，PMI泡沫夹芯板包括上层合板、PMI泡沫板和下层合板；所述的上层合板和下层合板均为单向碳纤维复合材料板；所述的PMI泡沫板的上表面与上层合板粘接在一起，所述的PMI泡沫板的下表面与下层合板粘接在一起。

2.根据权利要求1所述的一种单向碳纤维复合材料多级蜂窝结构，其特征在于：所述的多级蜂窝结构夹芯层的上表面与上面板粘接在一起，所述的多级蜂窝结构夹芯层的下表面与下面板粘接在一起。

3.一种制备权利要求1或2所述的单向碳纤维复合材料多级蜂窝结构的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：制备复合材料板：打开恒温加热台，调节温度至30℃，在加热台上面铺设8层单向碳纤维复合材料得到复合材料面板，铺层角度为[(0/90/90/0]S，然后放入密封袋中密封，放入热压罐中升温加压固化，得到制备上面板和下面板的复合材料板；

步骤二：制备上面板和下面板：打磨步骤一得到的复合材料板的单侧表面，然后去除打磨面的灰尘和油污，再清洗干净并且烘干，然后切割烘干后的复合材料板，得到上面板和下面板；

步骤三：制备PMI泡沫夹芯板：用热压罐干燥PMI泡沫，然后在恒温加热台上在PMI泡沫两侧分别对称铺设同向的单向碳纤维复合材料板，然后用密封袋密封后放入热压罐中固化，得到处理后的PMI泡沫夹芯板；

步骤四：制备带槽多级蜂窝嵌锁条：将步骤三得到的PMI泡沫夹芯板切割出槽口，得到带槽多级蜂窝嵌锁条；

步骤五：制备多级蜂窝结构夹芯层：将步骤四得到的带槽多级蜂窝嵌锁条在嵌锁槽口处相互嵌锁组装，得到多级蜂窝结构夹芯层；

步骤六：制备单向碳纤维复合材料多级蜂窝结构：将上面板组装在步骤五得到的多级蜂窝结构夹芯层上表面，将下面板组装在步骤五得到的多级蜂窝结构夹芯层下表面，多级蜂窝结构夹芯层与上面板和下面板的打磨面之间粘接，然后采用模具热压工艺固化，得到单向碳纤维复合材料多级蜂窝结构。

4.根据权利要求3所述的一种制备权利要求1或2所述的单向碳纤维复合材料多级蜂窝结构的制备方法，其特征在于：步骤一中所述的放入热压罐中升温加压固化过程为:抽真空检测后，以2.0℃/min的升温速率线性升温至80℃，同时增加罐内环境压力至0.1MPa后，保持罐内环境温度80℃以及环境压力0.1MPa的状态30分钟；然后以2.0℃/min的升温速率线性升温至130℃，同时增加罐内环境压力至0.3MPa，保持罐内环境温度130℃以及环境压力0.3MPa的状态90分钟；然后停止加热并释放罐内压力，待罐内温度冷却之后，取出固化好的复合材料层合板。

5.根据权利要求3所述的一种制备权利要求1或2所述的单向碳纤维复合材料多级蜂窝结构的制备方法，其特征在于：步骤三中所述的放入热压罐中固化过程为:保持密封袋内始终为真空状态，以2.0℃/min的速率进行线性升温，温度达到130℃时停止升温，然后在130℃的环境温度下保持2小时，对PMI泡沫进行干燥。

6.根据权利要求3所述的一种制备权利要求1或2所述的单向碳纤维复合材料多级蜂窝结构的制备方法，其特征在于：步骤六中所述的模具热压工艺过程为:在130℃环境温度下进行加压固化，保持环境温度130℃且加压的状态下2小时后停止加热，待冷却之后得到成型的多级复合材料蜂窝结构。