[发明专利]一种碳纤维复合材料人工肋骨及其制备方法

权利要求书

1.一种碳纤维复合材料人工肋骨的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）将至少一束碳纤维束加捻成碳纤维绳，再将碳纤维绳编织成碳纤维编织条；所述碳纤维束中碳纤维表面含有树脂；所述碳纤维表面的树脂质量为碳纤维质量的0.5%~2%；

2）将碳纤维编织条通过模具辅助烘烤定形，在烘烤过程中对碳纤维编织条沿轴向施加拉力或者沿平面垂直施加压力或者同时沿轴向施加拉力和沿平面垂直施加压力，并在碳纤维编织条表面设置预留孔，得到方条状碳纤维预制体；在烘烤过程中，沿轴向施加拉力的大小为20N/cm²~200N/cm²；在烘烤过程中，沿平面垂直施加压力的大小为1N/cm²~10N/cm²；

3）将方条状碳纤维预制体通过介质超声处理；所述超声处理以水和/或有机溶剂作为介质，超声频率为20kHz~60kHz，功率密度为0.3W/cm²~1.0W/cm²，温度为30℃~70℃，时间为10min~60min；

4）将介质超声处理后的方条状碳纤维预制体固定在仿形模片上，通过化学气相沉积碳和/或碳化硅基体，得到碳纤维复合材料人工肋骨坯体；

5）在碳纤维复合材料人工肋骨坯体表面通过化学气相沉积PyC涂层和/或通过物理气相沉积DLC或F-DLC涂层，即得碳纤维复合材料人工肋骨。

2.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料人工肋骨的制备方法，其特征在于：所述碳纤维束为1k、1.5k、3k、6k或12k碳纤维，其中，1k表示一千根碳纤维；所述碳纤维绳的直径为0.1mm~5mm；

所述碳纤维编织条的宽度为6mm~20mm，厚度为2mm~6mm。

3.根据权利要求2所述的一种碳纤维复合材料人工肋骨的制备方法，其特征在于：所述树脂为环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、双马来酰亚胺树脂中至少一种。

4.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料人工肋骨的制备方法，其特征在于：所述方条状碳纤维编织预制体表面的预留孔沿方条状碳纤维编织预制体表面轴向规律排布，孔间隔5mm~20mm，孔径大小为0.5mm~3mm。

5.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料人工肋骨的制备方法，其特征在于：所述烘烤的条件为：温度为150℃~300℃，时间为3h~10h。

6.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料人工肋骨的制备方法，其特征在于：化学气相沉积碳基体的条件：沉积温度为850℃～1600℃，沉积时间为20h～200h，沉积压力为3kPa~10kPa，气源为烃类气体；化学气相沉积碳化硅基体的条件：沉积温度为900℃～1300℃，沉积时间为20h～200h，沉积压力为0.5kPa~3kPa，气源为气态碳硅源。