[发明专利]一种含有序微球阵列的复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种含有序微球阵列的复合材料及其制备方法，属于功能材料制备技术领域。本发明基于丝网印刷法，利用刮板将微球填充于排列规则的丝网网孔中，撤掉丝网后即可得到有序微球阵列。本发明利用丝网网孔使微球呈现出规则排列，微球的排列方式可控，且适用微球的粒径范围大，可实现较大微球的规则排列，操作简单、成本低、效率高，适合大面积二维微球阵列以及大体积三维微球阵列的制备。采用本发明提供的方法制备的复合材料中，微球规则性排列形成的阵列可增强材料的功能性，能够应用在电磁屏蔽、辐射屏蔽、催化以及光过滤等领域。

技术领域

本发明涉及功能材料制备技术领域，尤其涉及一种含有序微球阵列的复合材料及其制备方法。

背景技术

含有序微球阵列的复合材料中微球通常以二维阵列或三维阵列的形式分布，这类复合材料具有很多特性，在有序大孔材料的化学模板、光过滤、催化载体、电磁和微波的屏蔽、辐射屏蔽等领域具有广阔的应用前景。

目前含二维微球阵列的复合材料通常采用自组装方法制备，主要是利用微球的表面活性基团或利用表面活性剂，实现微球的规则排列，但是该方法对微球的排列方式和微球间距难以进行控制，同时仅适用于粒径较小(1μm以下)的微球的自组装，体积和重量较大的微球难以实现有序排列，而且制备大面积含有序微球阵列的复合材料时，均匀性难以保证，进而对复合材料的性能产生不良影响。目前含三维微球阵列的复合材料通常采用重力沉降、电泳辅助沉降或离心力沉降等方法制备，这些方法都是利用了某种外力使微球在三维空间中进行排列，且主要以面心立方的形式进行堆积，微球的排列方式和微球间距难以进行控制，此外这些方法主要用于在实验室中制备体积较小(1cm³以下)的样品，制备大体积样品时微球的均匀性难移保证。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含有序微球阵列的复合材料及其制备方法，本发明利用丝网网孔使微球呈现出规则排列，微球的排列方式可控，且微球的粒径范围大，适合大面积二维微球阵列以及大体积三维微球阵列的制备。采用本发明提供的方法制备的复合材料性能优异，可以应用在电磁屏蔽、辐射屏蔽、催化以及光过滤等领域。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种含有序微球阵列的复合材料的制备方法，包括以下步骤：

提供混合浆料，所述混合浆料中包括微球和粘结剂；

提供丝网，所述丝网上网孔的孔径比微球的粒径大0.1～10％，所述网孔的排列方式以及孔间距与所述有序微球阵列相匹配；

将所述丝网平铺于基板的上表面，然后在丝网上倒入所述混合浆料，基于丝网印刷法，采用刮板将所述混合浆料刮入丝网的网孔中，使混合浆料中的微球在丝网的网孔中呈阵列分布，表干后取下丝网，以此记为1次印刷处理；

重复进行n次所述印刷处理，之后剥离所述基板，得到含有序微球阵列的复合材料，所述n≥0。

优选地，所述微球的粒径为100nm～5mm。

优选地，所述微球的材质包括金属、陶瓷材料和高分子材料中的一种或几种。

优选地，所述粘结剂包括环氧树脂、酚醛树脂、聚丙烯醇、聚乙烯醇和硅树脂中的一种或几种。

优选地，当所述n＝0时，所述含有序微球阵列的复合材料为含二维微球阵列的复合材料，当所述n0时，所述含有序微球阵列的复合材料为含三维微球阵列的复合材料。

优选地，制备所述含二维微球阵列的复合材料时，按体积百分数计，所述混合浆料的组成为：微球10～80％，余量为粘结剂。

优选地，制备所述含三维微球阵列的复合材料时，按体积百分数计，所述混合浆料的组成为：微球25～80％，基体颗粒0～70％，粘结剂5～50％。