一種自清潔復(fù)合材料及制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種自清潔復(fù)合材料及制造方法，包括以下步驟：S1、選擇非接觸式光學(xué)測(cè)量?jī)xROMER INFINETE 2.0搭建三維形貌測(cè)量系統(tǒng)，利用高倍光學(xué)顯微鏡UNION DZ23D顯微鏡和掃描電鏡觀察材料表面微觀結(jié)構(gòu)，尋找表面質(zhì)量和纖維取向的密切關(guān)系，模仿荷葉的凸起設(shè)計(jì)編織方案；S2、安裝設(shè)計(jì)的編織方案，將緯紗系統(tǒng)垂直懸吊起來，按照行與列對(duì)緯紗進(jìn)行初始排布；S3、然后把經(jīng)紗按設(shè)計(jì)好的運(yùn)動(dòng)規(guī)律互相進(jìn)行位置變換，每變換一次位置，引一次緯紗，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)紗和緯紗的一次交織，經(jīng)紗在緯紗束上會(huì)呈現(xiàn)微凸起形貌，緯紗束與緯紗束的間隔為10?20微米。需要做表面特殊處理，根據(jù)纖維編織復(fù)合材料的表面特性，加工后就自動(dòng)形成超疏水特性的自清潔表面材料，持久有效，耐磨性能好。
【專利說明】
一種自清潔復(fù)合材料及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及無損檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種自清潔復(fù)合材料及制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]滴水在固體表面上，有三個(gè)界面。固體和水的界面，固體和空氣的界面，以及水和空氣的界面。水與空氣界面是曲線，其切線與水與固體界面之間有個(gè)夾角，我們把它叫作“接觸角”。如果接觸角很大，是什么樣子呢？當(dāng)接觸角很大的時(shí)候，水珠就呈現(xiàn)球形，水和葉子接觸的地方非常小，水不會(huì)再一個(gè)地方呆著，整個(gè)水珠可以滾來滾去。如果接觸角很小，又會(huì)是什么樣子呢?這就是一般的葉子上水珠的形狀。扁扁的，水和葉面的邊界很大。接觸角很小，水珠也不能隨便移動(dòng)。進(jìn)一步想，如果接觸角非常小，比如說是零度了，那么所有的固體都被水給占了。從表面能的概念出發(fā)來理解:增加任何兩種物質(zhì)的界面，都需要一定的能量，這個(gè)量在數(shù)值上等于這兩種物質(zhì)構(gòu)成的界面的界面張力。我們比較熟知的表面張力是空氣和水的界面張力。其實(shí)不僅是空氣和液體之間，空氣和固體，液體和固體之間也存在著界面張力。把各自的界面張力乘以界面面積，加起來就得到了整個(gè)體系的界面能。
[0003]如果我們不想讓水留在固體表面，就要增大接觸角。那么如何增大表面的接觸角呢，我們通過對(duì)荷葉的表面顯微鏡研究發(fā)現(xiàn)，荷葉表面的微結(jié)構(gòu)非常粗糙。荷葉表面布滿的大到十幾微米小到幾位米的凸起，如果把凸起放大，凸起上還有更小的凸起，也可以說成細(xì)毛。荷葉的超強(qiáng)疏水性，不僅和荷葉的疏水性有關(guān)，還和這種表面微結(jié)構(gòu)有關(guān)。
[0004]接觸角的形成是減小整個(gè)體系總結(jié)面能的結(jié)果，對(duì)于一個(gè)疏水的固體表面來說，當(dāng)表面不平有微小凸起時(shí)，有些空氣會(huì)被關(guān)到水與固體表面之間，水與固體的接觸面積會(huì)大大減小，從物理化學(xué)角度可以證明當(dāng)疏水表面上有這種微細(xì)凸起時(shí)，固體表面的接觸角會(huì)大大增加。
[0005]陶瓷基復(fù)合材料(Ceramic Matrix Composite,CMC)具有高比強(qiáng)度、高比剛度、高可設(shè)計(jì)性、耐高溫、耐腐蝕等單一材料無法比擬的綜合特性，在國(guó)防和航空航天等高技術(shù)領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景。盡管纖維增強(qiáng)復(fù)合材料大多是近凈尺寸成形，但為了滿足裝配及使用的要求，復(fù)合材料構(gòu)件都需要經(jīng)過機(jī)械加工來達(dá)到一定的尺寸、形狀精度和表面質(zhì)量。20世紀(jì)70年代后國(guó)際上陸續(xù)發(fā)表了一些有關(guān)復(fù)合材料加工的論文，其中表面質(zhì)量與纖維取向有關(guān)，這一結(jié)論得到了普遍的認(rèn)可和應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種自清潔復(fù)合材料及制造方法，不需要做表面特殊處理，根據(jù)纖維編織復(fù)合材料的表面特性，加工后就自動(dòng)形成超疏水特性的自清潔表面材料，持久有效，耐磨性能好。
[0007]本申請(qǐng)所采用的技術(shù)方案為:一種自清潔復(fù)合材料及制造方法，包括以下步驟:
[0008]S1、選擇非接觸式光學(xué)測(cè)量?jī)xROMER INFINETE 2.0搭建三維形貌測(cè)量系統(tǒng)，利用高倍光學(xué)顯微鏡UN1N DZ23D顯微鏡和掃描電鏡觀察材料表面微觀結(jié)構(gòu)，尋找表面質(zhì)量和纖維取向的密切關(guān)系，模仿荷葉的凸起設(shè)計(jì)編織方案；
[0009]S2、安裝設(shè)計(jì)的編織方案，將瑋紗系統(tǒng)垂直懸吊起來，按照行與列對(duì)瑋紗進(jìn)行初始排布；
[0010]S3、然后把經(jīng)紗按設(shè)計(jì)好的運(yùn)動(dòng)規(guī)律互相進(jìn)行位置變換，每變換一次位置，引一次瑋紗，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)紗和瑋紗的一次交織，經(jīng)紗在瑋紗束上會(huì)呈現(xiàn)微凸起形貌，瑋紗束與瑋紗束的間隔為10-20微米，同時(shí)從纖維束的顯微鏡照片中可以看到纖維束有上萬顆纖維組成，模擬荷葉微觀凸起上的細(xì)毛，從而完美的模擬荷葉的強(qiáng)疏水性表面。
[0011]本申請(qǐng)實(shí)施例中提供的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn):
[0012]不需要做表面特殊處理，根據(jù)纖維編織復(fù)合材料的表面特性，加工后就自動(dòng)形成超疏水特性的自清潔表面材料，持久有效，耐磨性能好。
【具體實(shí)施方式】
[0013]為了更好的理解上述技術(shù)方案，下面將以具體的實(shí)施方式對(duì)上述技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0014]本實(shí)施例所述的一種自清潔復(fù)合材料及制造方法，包括以下步驟:
[0015]S1、選擇非接觸式光學(xué)測(cè)量?jī)xROMER INFINETE 2.0搭建三維形貌測(cè)量系統(tǒng)，利用高倍光學(xué)顯微鏡UN1N DZ23D顯微鏡和掃描電鏡觀察材料表面微觀結(jié)構(gòu)，尋找表面質(zhì)量和纖維取向的密切關(guān)系，模仿荷葉的凸起設(shè)計(jì)編織方案；
[0016]S2、安裝設(shè)計(jì)的編織方案，將瑋紗系統(tǒng)垂直懸吊起來，按照行與列對(duì)瑋紗進(jìn)行初始排布；
[0017]S3、然后把經(jīng)紗按設(shè)計(jì)好的運(yùn)動(dòng)規(guī)律互相進(jìn)行位置變換，每變換一次位置，引一次瑋紗，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)紗和瑋紗的一次交織，經(jīng)紗在瑋紗束上會(huì)呈現(xiàn)微凸起形貌，瑋紗束與瑋紗束的間隔為10-20微米，同時(shí)從纖維束的顯微鏡照片中可以看到纖維束有上萬顆纖維組成，模擬荷葉微觀凸起上的細(xì)毛，從而完美的模擬荷葉的強(qiáng)疏水性表面。
[0018]2.5維編織纖維增強(qiáng)復(fù)合材料加工表面微結(jié)構(gòu)，與纖維增強(qiáng)體的編織取向、纖維與加工方向夾角關(guān)系密切，在瑋紗束上會(huì)呈現(xiàn)微凸起形貌，考慮通過瑋紗的排布設(shè)計(jì)去模仿荷葉的凸起，讓瑋紗束之間隔為十幾微米。
[0019]從纖維束的瑋紗排布設(shè)計(jì)到編織結(jié)構(gòu)說明到復(fù)合材料的成型制備到表面加工到復(fù)合材料表面微結(jié)構(gòu)測(cè)量驗(yàn)證仿荷葉表面情況分析。
[0020]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種自清潔復(fù)合材料及制造方法，其特征在于，采用2.5維編織纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，包括以下步驟: S1、選擇非接觸式光學(xué)測(cè)量?jī)xROMERINFINETE 2.0搭建三維形貌測(cè)量系統(tǒng)，利用高倍光學(xué)顯微鏡UN1N DZ2 3D顯微鏡和掃描電鏡觀察材料表面微觀結(jié)構(gòu)，尋找表面質(zhì)量和纖維取向的密切關(guān)系，模仿荷葉的凸起設(shè)計(jì)編織方案； S2、安裝設(shè)計(jì)的編織方案，將瑋紗系統(tǒng)垂直懸吊起來，按照行與列對(duì)瑋紗進(jìn)行初始排布； S3、然后把經(jīng)紗按設(shè)計(jì)好的運(yùn)動(dòng)規(guī)律互相進(jìn)行位置變換，每變換一次位置，引一次瑋紗，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)紗和瑋紗的一次交織，經(jīng)紗在瑋紗束上會(huì)呈現(xiàn)微凸起形貌，瑋紗束與瑋紗束的間隔為10-20微米，同時(shí)從纖維束的顯微鏡照片中可以看到纖維束有上萬顆纖維組成，模擬荷葉微觀凸起上的細(xì)毛，從而完美的模擬荷葉的強(qiáng)疏水性表面。
【文檔編號(hào)】D03D15/00GK105970408SQ201610532877
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年7月7日
【發(fā)明人】曹曉燕, 吳正斌
【申請(qǐng)人】天津中科先進(jìn)技術(shù)研究院有限公司