[发明专利]一种高比吸能的仿生复合材料结构和制造方法

权利要求书

1.一种高比吸能的仿生复合材料结构，其特征在于：包括正六边形外管(1)、正六边形内管(2)、肋板(3)和圆管(4)，正六边形外管(1)和正六边形内管(2)通过肋板(3)连接，正六边形外管(1)、正六边形内管(2)的顶点连接处采用圆管(4)的结构形式，整体形成致密的蜘蛛网结构。

2.根据权利要求1一种高比吸能的仿生复合材料结构，其特征在于：所述的正六边形外管(1)、正六边形内管(2)、肋板(3)和圆管(4)采用同种纤维增强树脂基复合材料，或采用不同种纤维增强树脂基复合材料。

3.根据权利要求1一种高比吸能的仿生复合材料结构，其特征在于：所述的仿生复合材料结构的横截面构型的几何尺寸符合下述公式：

L₁＝2L₂＝2L，L＞D

其中L₁为正六边形外管(1)边上两圆管(4)的中心距离，L₂为正六边形内管(2)边上两圆管(4)的中心距离，L为肋板(3)上两圆管(4)的中心距离，D为圆管4直径。

4.根据权利要求1一种高比吸能的仿生复合材料结构，其特征在于：所述的仿生复合材料结构的高度H根据实际吸能要求选择。

5.根据权利要求1所述的一种高比吸能的仿生复合材料结构的制造方法，其特征在于：利用组合模具以及真空袋成型工艺制备，具体为，首先利用3D打印技术或机械加工方式进行模具制造，按照预先设计对碳纤维预浸带进行裁剪，得到不同角度待缠绕的碳纤维预浸带；然后将碳纤维预浸带缠绕至模具表面，再将所有缠绕好碳纤维预浸带的模具进行合模，采用真空袋成型工艺进行固化，对固化后的制品脱模即得到高比吸能的仿生复合材料结构。

6.根据权利要求5根据权利要求1所述的一种高比吸能的仿生复合材料结构的制造方法，其特征在于：所述的影响仿生复合材料结构吸能效果的结构特征参数为：碳纤维预浸料的铺放角度；碳纤维预浸料的层数，即仿生复合材料结构的厚度；正六边形内管(2)边上两圆管(4)的中心距离以及圆管(4)直径。

7.根据权利要求5根据权利要求1所述的一种高比吸能的仿生复合材料结构的制造方法，其特征在于：所述的真空袋成型工艺，从室温以0.5-1℃/min的升温速率升温至80℃保温60min，再以0.5-1℃/min升温至120℃，在120℃条件下保温90min，自然降温至室温脱模，固化过程中真空压力不小于0.8bar。

8.根据权利要求5根据权利要求1所述的一种高比吸能的仿生复合材料结构的制造方法，其特征在于：所述的缠绕是将不同角度的纤维增强预浸带逐层周向数圈连续包裹在不同形状的模具外表面。

9.根据权利要求5根据权利要求1所述的一种高比吸能的仿生复合材料结构的制造方法，其特征在于：所述的纤维预浸带为碳纤维增强复合材料(CFRP)、玻璃纤维增强复合材料(GFRP)、芳纶纤维增强复合材料(AFRP)、玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)以及混杂纤维增强复合材料(HFRP)系列纤维增强复合材料。