一种自清洁复合材料及制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种自清洁复合材料及制造方法，包括以下步骤：S1、选择非接触式光学测量仪ROMER INFINETE 2.0搭建三维形貌测量系统，利用高倍光学显微镜UNION DZ23D显微镜和扫描电镜观察材料表面微观结构，寻找表面质量和纤维取向的密切关系，模仿荷叶的凸起设计编织方案；S2、安装设计的编织方案，将纬纱系统垂直悬吊起来，按照行与列对纬纱进行初始排布；S3、然后把经纱按设计好的运动规律互相进行位置变换，每变换一次位置，引一次纬纱，从而实现经纱和纬纱的一次交织，经纱在纬纱束上会呈现微凸起形貌，纬纱束与纬纱束的间隔为10?20微米。需要做表面特殊处理，根据纤维编织复合材料的表面特性，加工后就自动形成超疏水特性的自清洁表面材料，持久有效，耐磨性能好。
【专利说明】
一种自清洁复合材料及制造方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及无损检测技术领域，尤其涉及一种自清洁复合材料及制造方法。
【背景技术】
[0002]滴水在固体表面上，有三个界面。固体和水的界面，固体和空气的界面，以及水和空气的界面。水与空气界面是曲线，其切线与水与固体界面之间有个夹角，我们把它叫作“接触角”。如果接触角很大，是什么样子呢？当接触角很大的时候，水珠就呈现球形，水和叶子接触的地方非常小，水不会再一个地方呆着，整个水珠可以滚来滚去。如果接触角很小，又会是什么样子呢?这就是一般的叶子上水珠的形状。扁扁的，水和叶面的边界很大。接触角很小，水珠也不能随便移动。进一步想，如果接触角非常小，比如说是零度了，那么所有的固体都被水给占了。从表面能的概念出发来理解:增加任何两种物质的界面，都需要一定的能量，这个量在数值上等于这两种物质构成的界面的界面张力。我们比较熟知的表面张力是空气和水的界面张力。其实不仅是空气和液体之间，空气和固体，液体和固体之间也存在着界面张力。把各自的界面张力乘以界面面积，加起来就得到了整个体系的界面能。
[0003]如果我们不想让水留在固体表面，就要增大接触角。那么如何增大表面的接触角呢，我们通过对荷叶的表面显微镜研究发现，荷叶表面的微结构非常粗糙。荷叶表面布满的大到十几微米小到几位米的凸起，如果把凸起放大，凸起上还有更小的凸起，也可以说成细毛。荷叶的超强疏水性，不仅和荷叶的疏水性有关，还和这种表面微结构有关。
[0004]接触角的形成是减小整个体系总结面能的结果，对于一个疏水的固体表面来说，当表面不平有微小凸起时，有些空气会被关到水与固体表面之间，水与固体的接触面积会大大减小，从物理化学角度可以证明当疏水表面上有这种微细凸起时，固体表面的接触角会大大增加。
[0005]陶瓷基复合材料(Ceramic Matrix Composite,CMC)具有高比强度、高比刚度、高可设计性、耐高温、耐腐蚀等单一材料无法比拟的综合特性，在国防和航空航天等高技术领域中具有广阔的应用前景。尽管纤维增强复合材料大多是近净尺寸成形，但为了满足装配及使用的要求，复合材料构件都需要经过机械加工来达到一定的尺寸、形状精度和表面质量。20世纪70年代后国际上陆续发表了一些有关复合材料加工的论文，其中表面质量与纤维取向有关，这一结论得到了普遍的认可和应用。
【发明内容】
[0006]为解决上述技术问题，本发明提供了一种自清洁复合材料及制造方法，不需要做表面特殊处理，根据纤维编织复合材料的表面特性，加工后就自动形成超疏水特性的自清洁表面材料，持久有效，耐磨性能好。
[0007]本申请所采用的技术方案为:一种自清洁复合材料及制造方法，包括以下步骤:
[0008]S1、选择非接触式光学测量仪ROMER INFINETE 2.0搭建三维形貌测量系统，利用高倍光学显微镜UN1N DZ23D显微镜和扫描电镜观察材料表面微观结构，寻找表面质量和纤维取向的密切关系，模仿荷叶的凸起设计编织方案；
[0009]S2、安装设计的编织方案，将玮纱系统垂直悬吊起来，按照行与列对玮纱进行初始排布；
[0010]S3、然后把经纱按设计好的运动规律互相进行位置变换，每变换一次位置，引一次玮纱，从而实现经纱和玮纱的一次交织，经纱在玮纱束上会呈现微凸起形貌，玮纱束与玮纱束的间隔为10-20微米，同时从纤维束的显微镜照片中可以看到纤维束有上万颗纤维组成，模拟荷叶微观凸起上的细毛，从而完美的模拟荷叶的强疏水性表面。
[0011]本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点:
[0012]不需要做表面特殊处理，根据纤维编织复合材料的表面特性，加工后就自动形成超疏水特性的自清洁表面材料，持久有效，耐磨性能好。
【具体实施方式】
[0013]为了更好的理解上述技术方案，下面将以具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
[0014]本实施例所述的一种自清洁复合材料及制造方法，包括以下步骤:
[0015]S1、选择非接触式光学测量仪ROMER INFINETE 2.0搭建三维形貌测量系统，利用高倍光学显微镜UN1N DZ23D显微镜和扫描电镜观察材料表面微观结构，寻找表面质量和纤维取向的密切关系，模仿荷叶的凸起设计编织方案；
[0016]S2、安装设计的编织方案，将玮纱系统垂直悬吊起来，按照行与列对玮纱进行初始排布；
[0017]S3、然后把经纱按设计好的运动规律互相进行位置变换，每变换一次位置，引一次玮纱，从而实现经纱和玮纱的一次交织，经纱在玮纱束上会呈现微凸起形貌，玮纱束与玮纱束的间隔为10-20微米，同时从纤维束的显微镜照片中可以看到纤维束有上万颗纤维组成，模拟荷叶微观凸起上的细毛，从而完美的模拟荷叶的强疏水性表面。
[0018]2.5维编织纤维增强复合材料加工表面微结构，与纤维增强体的编织取向、纤维与加工方向夹角关系密切，在玮纱束上会呈现微凸起形貌，考虑通过玮纱的排布设计去模仿荷叶的凸起，让玮纱束之间隔为十几微米。
[0019]从纤维束的玮纱排布设计到编织结构说明到复合材料的成型制备到表面加工到复合材料表面微结构测量验证仿荷叶表面情况分析。
[0020]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【主权项】
1.一种自清洁复合材料及制造方法，其特征在于，采用2.5维编织纤维增强复合材料，包括以下步骤: S1、选择非接触式光学测量仪ROMERINFINETE 2.0搭建三维形貌测量系统，利用高倍光学显微镜UN1N DZ2 3D显微镜和扫描电镜观察材料表面微观结构，寻找表面质量和纤维取向的密切关系，模仿荷叶的凸起设计编织方案； S2、安装设计的编织方案，将玮纱系统垂直悬吊起来，按照行与列对玮纱进行初始排布； S3、然后把经纱按设计好的运动规律互相进行位置变换，每变换一次位置，引一次玮纱，从而实现经纱和玮纱的一次交织，经纱在玮纱束上会呈现微凸起形貌，玮纱束与玮纱束的间隔为10-20微米，同时从纤维束的显微镜照片中可以看到纤维束有上万颗纤维组成，模拟荷叶微观凸起上的细毛，从而完美的模拟荷叶的强疏水性表面。
【文档编号】D03D15/00GK105970408SQ201610532877
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年7月7日
【发明人】曹晓燕, 吴正斌
【申请人】天津中科先进技术研究院有限公司