[发明专利]复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种复合材料及其制备方法。该复合材料包括脆性材料和塑性材料，在所述脆性材料的表面形成纳米级和/或微米级的孔洞结构，所述塑性材料附着在所述表面上，部分所述塑性材料嵌入所述孔洞结构内，所述塑性材料的收缩系数大于所述脆性材料的收缩系数，所述塑性材料的断裂韧性大于所述脆性材料的断裂韧性，所述塑性材料对所述脆性材料形成收缩应力。

技术领域

本发明涉及材料制备技术领域，更具体地，涉及一种复合材料及其制备方法。

背景技术

脆性材料是在外力作用下产生很小的变形即破坏断裂的材料，例如陶瓷和玻璃等脆性材料。这些材料的硬度大，但容易产生缺口或者整体开裂。

陶瓷材料如氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷具有脆性材料所具有的的高硬度、高耐划伤下过，同时还具有无信号屏蔽、高稳定性(高可靠性)、散热性能好、手感温润等特点，能够很好的满足5G通信和无线充电技术对智能穿戴壳体和手机壳体机身材料的要求。

然而，陶瓷材料作其本身断裂韧性通常只有1-10Mpa m^1/2，通过改善陶瓷材料的粉末粒度和粒度分布的方式提升材料的韧性、或者通过相变增韧的方式或者通过晶须增韧的方式提升材料的韧性，但总体而言其提升的韧性能力有限，不能满足智能穿戴产品或手机后盖产品的抗跌落要求

发明内容

本发明的一个目的是提供一种复合材料的新技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种复合材料。该复合材料包括脆性材料和塑性材料，在所述脆性材料的表面形成纳米级和/或微米级的孔洞结构，所述塑性材料附着在所述表面上，部分塑性材料嵌入所述孔洞结构内，所述塑性材料的收缩系数大于所述脆性材料的收缩系数，所述塑性材料的断裂韧性大于所述脆性材料的断裂韧性，所述塑性材料对所述脆性材料形成收缩应力。

可选地，所述脆性材料的厚度为0.3-4mm。

可选地，所述孔洞结构的孔径大小为30nm-1000nm。

可选地，所述孔洞结构为三维结构的微米级沟槽或者微米级孔洞。

可选地，所述孔洞结构的尺寸为5微米-200微米。

可选地，所述塑性材料的材质为塑料或者橡胶。

根据本公开的另一个方面，提供了一种复合材料的制备方法。该制备方法包括：

在脆性材料的表面形成纳米级和/或微米级的孔洞结构；

将塑性材料加热到熔融状态；

在设定压力下，将熔融状态的塑性材料注塑到所述表面，其中，部分所述塑性材料嵌入所述孔洞结构内；

将塑性材料和脆性材料冷却，以使所述塑性材料对所述脆性材料形成收缩应力，其中，所述塑性材料的收缩系数大于所述脆性材料的收缩系数，所述塑性材料的断裂韧性大于所述脆性材料的断裂韧性。

可选地，在所述在设定压力下，将熔融状态的塑性材料注塑到所述表面，其中，部分所述塑性材料嵌入所述孔洞结构内的步骤之前，还包括：

将脆性材料加热至设定温度。

可选地，所述设定温度为80℃-250℃。

可选地，所述设定压力为200bar-2500bar。

根据本公开的一个实施例，由于塑性材料的收缩系数大于脆性材料的收缩系数，所述塑性材料的断裂韧性大于所述脆性材料的断裂韧性，并且所述塑性材料对所述脆性材料形成收缩应力，故塑性材料进入相邻的两个孔洞结构内的部分之间能够形成拉紧应力。拉紧应力能够有效地减小脆性材料表面微观裂纹的出现以及阻碍微观裂纹的扩展，防止脆性材料碎裂，显著提高了脆性材料的韧性。