专利名称：复合材料及其制造方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及复合材料及其制造方法和设备(装置)。
背景技术：
成型和形成变形:由于形成变形，目前用于模具部件的至少一些材料和方法产生尺寸不精确的部件形状。形成变形由在成型、固化和脱模工艺中发生的显著的材料尺寸变化(典型地收缩和扭曲)引起。这些尺寸变化可能起因于:a)温度变化；b)压力变化；c)材料的物相变化；d)材料的化学反应；和/或e)其它材料物态变化。为了实现期望的尺寸精度，在目前的实践中，经常将模制部件制造成在尺寸上大于期望的部件并且使用通常是耗时且昂贵的工艺的诸如机械加工或研磨的额外的操作来去除多余的材料从而生产“净形(终形，net shape)”产品。期望具有直接成型和/或形成高精度形状的材料和方法，其在成型、固化和脱模期间不会收缩或变形，并且会在不需要额外的操作来实现期望的尺寸公差的情况下生产高精度部件。生产模具:模具(也称为模型(模板))被用来成形许多材料，包括金属、有机聚合物(塑料)和陶瓷。模具的制作通常是一种缓慢且昂贵的工艺，尤其是对于精密模具。为了能够承受与成型操作有关的温度、压力和磨损，模具通常由硬质材料或难熔材料制成。模具的制造经常通过切割或磨掉材料以形成期望的腔形状来完成。为了切割，去除材料的工具压靠在模具材料上。该压力使工件材料压缩并且从工具中移出。切割或研磨的工作使工件材料变热，从而导致热变形。切割或研磨加工随着使用趋向于磨损，其中磨损的速率随着较硬的模具材料而增加。期望具有用于制造模具的材料，其可以以相对低的工具压力切割或研磨；其会以很少的生热切割或研磨；其具有低的热膨胀系数；并且其对加工工具会是更少磨蚀或磨损的。烧结和压制形状:经常通过用期望材料的细分的颗粒填充形状(shape)并且施加高的温度和压力的组合以将所述颗粒压实和/或烧结成期望的形状来形成由陶瓷材料、难熔金属或其他难熔材料构成的部件。用来生产这些细分的颗粒的诸如压碎或研磨的工艺产生具有尖锐轮廓的颗粒。当流动到模具或模型中时，尖锐的颗粒很容易桥接，从而导致在最终的部件中形成许多空隙和滑移面，其可以集中施加的应力，可以降低部件的实际强度并且可以导致在施加的应力下部件失效。期望具有将会避免上述问题并且会生产具有更少和更小的材料缺陷的更强材料的材料和方法。为了承受所施加的较高温度和压力，通常需要由特殊的硬化材料形成的大压力机和加工工具来形成难熔材料部件。由于使用的较高温度和压力并且由于大多数难熔材料的磨损性质，目前形成难熔部件所需的模具和其他加工工具通常制造昂贵且快速地磨损。这需要频繁和昂贵的加工工具的更换，并且导致随着在加工工具的整修之间的磨损的进行而逐渐地降低精度。期望具有在环境或适度的温度下和在环境或适度的压力下，使用具有显著较低的资本和操作成本的生产设备，由难熔材料成型和/或形成高精度形状的材料和方法。复合泡沫塑料(syntacticfoam):复合泡沫塑料是通过用被称为微珠(微球，microballoon)的空心颗粒来填充金属、聚合物或陶瓷基体而合成的复合材料，“复合”是指“合并起来”。空心颗粒的存在导致较低的密度、较高的强度、较低的热膨胀系数，以及在一些情况下，雷达或声纳的透明性。可定制性是这些材料的最大优点之一。基体材料可以选自几乎任何的金属、聚合物或陶瓷。宽泛的微珠是可用的，包括煤胞、玻璃微球以及碳和聚合物微珠。最广泛使用和研究的泡沫是玻璃微珠-环氧树脂、玻璃微珠-铝和煤胞-铝。复合泡沫塑料的压缩性能主要取决于微珠的性能，而拉伸性能取决于将微珠保持在一起的基体材料。存在两种主要的调节这些材料的性能的方式。第一种方法是改变复合泡沫塑料结构中微珠的体积分数。第二种方法是使用不同壁厚度的微珠。通常，材料的压缩强度与它的密度成比例。在二十世纪六十年代早期开发了这些材料作为用于海上应用的浮力辅助材料；其他特性将这些材料引导至航空和地面运输车辆的应用。用于复合泡沫塑料的目前应用包括用于海底取油管张紧器的浮力模块、船体(船壳)、深海勘探、自主式水下运载工具(水下自给潜艇)(AUV)、直升机和飞机的部件以及诸如英式足球的体育用品。其他应用包括:深海浮力泡沫、热压成形插座辅助装置、雷达透明材料、声学衰减材料和爆炸缓冲材料。 生产复合泡沫塑料的一种传统方法是将微珠机械混入到基体材料中。这种传统的方法具有三种主要的缺点:在混合过程中微珠的破损、在微球的较高的体积分数下的不良混合和缺陷形成。破损:机械混合中涉及的剪切力导致很多微珠的破损或破碎，所述微珠尤其是具有更多的粘性基体材料，包括大多数的环氧树脂、金属、有机聚合物和陶瓷基体材料。这种破损通常降低复合泡沫塑料的所有有利的性能。破碎的微珠的百分比通常随着更高的微珠的体积分数而增加。去除这些破碎的微球的方法是昂贵的。通常在低速下进行混合以使破损最小化，然而，这增加了加工时间和成本。期望具有一种不会导致显著数量的微珠破损的制备复合泡沫塑料的方法。不良混合:在粘性基体材料的情况下，随着微珠的体积分数增加，在混合过程中更少的微球变得被基体材料完全覆盖。这意味着基体相与颗粒相的粘合变得更弱，从而降低复合泡沫塑料的强度和弹性模量性能。复合泡沫塑料的许多期望的性能，例如较低的密度和较高的压缩强度，随着微珠的体积分数而改善，然而，不良的混合性能经常将微珠的体积分数限制为小于理论填充容积的最大值(理论压紧容积的最大值)。期望具有一种生产复合泡沫塑料的方法，其引起微珠更好的涂覆并且允许使用接近理论填充容积的最大值的微珠的体积分数。
缺陷:将微珠机械混入基体材料中通常在混合物中夹入(俘获)气体。这些夹入气泡是应力可以集中的缺陷，显著地降低了复合泡沫塑料的压缩强度和弹性模量。机械混合通常也产生在基体材料内具有较低或较高浓度的微珠区域的非均匀混合物。这些非均匀区域是应力可以集中的缺陷，显著地降低了复合泡沫塑料的压缩强度和弹性模量。期望具有一种生产复合泡沫塑料的方法，其产生较少的由夹入气体引起的缺陷并且产生较少的由基体材料内的微珠的非均匀浓度引起的缺陷。结合和精密装配:将两个或更多个部件结合在一起是用于许多应用中的常见方法。大部分传统的粘结材料具有以下问题:a)收缩和变形:常规的粘结材料随着它们固化或硬化而趋向于收缩和扭曲，这降低了粘结的强度并降低了可以装配部件零件的精度。期望具有在粘结过程中呈现出可忽略的收缩和可忽略的变形，从而使部件的结合装配的相对位置和相对方位保持精确的粘结材料。b)不精确的厚度:利用传统的粘结材料，当将部件压在一起时，粘结层的厚度在配合表面的整个表面区域上很难保持在精确的最佳厚度，这导致了更弱的结合形成，并且失去关于部件的相对位置和相对方位的精度。期望具有压缩至精确厚度的粘结材料。
发明内容
本发明的一些实施方式包括包含固体微粒状材料(solid particulatematerial)和包封(封装，encapsulating)所述固体微粒状材料的基体材料的组合物,其中所述固体微粒状材料的每个单个颗粒与至少一个邻近的固体粒状颗粒接触。本发明的一些实施方式包括一种用于形成微粒状填料增强的复合材料的方法，包括:提供模具，所述模具具有在其中的腔(空腔，cavity)、以及在所述模具的一个表面中并与所述腔连通的开口 ；提供一种微粒状填料材料；排空所述模具腔；在所述腔中装入一定量的微粒状填料材料；以及在所述腔中引入基体材料，由此用所述基体材料灌注微粒状填料中的空隙空间，同时促进所述填料的颗粒之间的接触。本发明的一些实施方式包括一种用于形成微粒状填料增强的复合材料的方法，包括:提供模具，所述模具具有在其中的腔、以及在所述模具的一个表面中并与所述腔连通的开口 ；提供微粒状填料材料；排空所述模具的腔；在所述腔中装入一定量的微粒状填料材料；以及在所述腔中引入基体材料，由此用所述基体材料注入(灌注，infuse)微粒状填料中的空隙空间，同时促进所述填料的颗粒之间的接触。本发明的一些实施方式包括一种设备，所述设备包括:包括模具空隙(mold void)的模具；与所述模具空隙流体连通的用于容纳固相材料的第一容器；与所述模具空隙连通的用于容纳基体材料的第二容器；在所述模具中的在打开位置和关闭位置之间可移动的第一孔(开口，aperture)，所述打开位置用于允许固相颗粒进入模具空隙，而所述关闭位置用于防止固相颗粒进入所述模具空隙并且将所述固体颗粒束缚在所述模具空隙内；以及在所述模具中的在打开位置和关闭位置之间可移动的第二孔，所述打开位置用于允许所述基体材料进入所述模具空隙，而所述关闭位置用于防止所述基体材料进入所述模具空隙并将所述固体颗粒束缚(约束，constrain)在所述模具内。
所述设备可以进一步包括与所述模具空隙连通的用于容纳气相材料的第三容器。所述设备可以进一步包括:在所述模具中的在打开位置和关闭位置之间可移动的第三孔，所述打开位置用于允许气体和基体材料液体离开所述模具空隙，同时防止固相材料离开所述模具空隙，而所述关闭位置用于束缚所述固相材料。所述第一孔是旋转孔门(rotary hole gate)。所述第二孔和第三孔是旋转门孔(旋转栅孔，rotary gate aperture)。本发明的一些实施方式涉及用于复合合成材料的配方、组合物和生产方法，其以这样的方式合成地构造以形成具有微米尺度和/或纳米尺度空间框架内部结构的材料。这样的材料在本文中称作微空间框架材料(MicroSpaceFrame materials)或MSF材料。本发明的一些实施方式包括具有由两种或多种材料相构造的微米和/或纳米尺度的结构的合成材料，其中至少一种相，颗粒相，由固体颗粒组成；并且至少一种相，基体相，为液相(流体相，fluid phase)，其能够注入且填充颗粒相的固体颗粒之间的间隙空间(填隙空间，interstitial space)。由不可压缩的固体颗粒组成的颗粒相可以以这样的方式流动、吹出、吸入或以其他方式引入到模具或模型的空隙空间中，使得所述固体颗粒以单个固体颗粒紧密机械接触的方式共同占据所述模具或模型的内部形状，使得每个单个固体颗粒与一个或多个容纳在内模空隙空间(内部模具空隙空间)内的周围最邻近的固体颗粒机械接触(且通常是几个到一打或更多)。本发明的一些实施方式包括纳米或微米直径的空心或实心微球，所述微球通常由陶瓷或玻璃制成，用作刚性的空间框架的结构要素(结构元件)。将这些微球倒入模具中，然后振动以完全填充模具。然后使流体基体材料流入模具中以填充微球之间的空间，并且流体基体然后在微球周围固化。所述基体可以是陶瓷(用于高温用途)或聚合物或金属(用于低至中间温度用途)。在本发明的一些实施方式中，当按照本发明的教导制备MSF材料时，在基体固化过程中基体相的收缩将导致由容纳在模具内的固体颗粒相形成的块体形状的不可察觉的收缩或变形。在本发明的一些实施方式中，当按照本发明的教导制备MSF材料时，材料的机械强度在应力下增加。不受理论的束缚，假设这是由在微米和或纳米尺度的后张力的效果引起的。因为基体相在固相颗粒周围收缩，因此固体颗粒在张力下保持在一起，条件是收缩的程度没有超过基体材料的弹性变形极限。在一些实施方式中，可以部分烧结MSF材料以生产轻质、实心的“生坯形式(greenforms)”(用于净形的制造)，其比传统材料更容易且更便宜地加工成精密模具或部件。当这些生坯形式然后被烧结到全硬度时，微米尺度空间框架防止了收缩和变形，从而保持高精度。在一些实施方式中，MSF生坯形式材料也可以在保持精确的精确度的同时在更高的切削速度下加工。目前使用的材料例如金属和陶瓷的加工或研磨趋向于因为工具压力和/或由于工具摩擦引起的材料变热而引起变形。MSF生坯形式是刚性的但是相对柔软且容易切割，这降低了所需的工具压力且减少了由成形工艺所产生的热量。如果所述颗粒相由下述微球构造，则切削阻力甚至进一步降低，所述微球用作多重的微型球轴承(微型滚珠轴承，tiny ball bearing),减少了工具和由加工或研磨形成的部件之间的摩擦。由于减少的摩擦和降低的施加的加工压力，因此当使用生坯形式的MSF材料时也减少了工具磨损。较少的工具磨损导致较长的有用的工具寿命，降低了加工工具的更换成本。由于在形成工艺期间更稳定的加工工具尺寸，较少的工具磨损也产生了更大的精度和准确性。陶瓷发动机:在一些实施方式中，根据本发明的MSF材料可以用于制造德克萨斯州的StarRotor公司的使用陶瓷材料的创新性摆线(发电的转子)发动机设计的方案(形式，version)。StarRotor发动机在仅陶瓷可以承受的温度下工作并且需要非常高精度的部件。高温材料对于发动机的转子、齿轮、轴承、燃烧室、排气口和其他部件将会是期望的。然而，例如碳化硅的传统陶瓷的精密加工需要在并不适于低价的大规模生产的工艺中使用金刚石研磨膏的昂贵研磨。MSF材料在可以容易地适于促进便宜的大规模生产的工艺中提供必要的温度耐性和超高精度公差。同样，普通陶瓷目前包含许多材料缺陷，其在远低于材料的理想、无缺陷形式的理论强度的应力下导致部件失效。MSF材料因为远远更少和更小的材料缺陷连同终止缺陷蔓延的微观结构提供了极大的实用强度。高功率密度对于发动机是非常期望的。以瓦/千克和瓦/立方米测量的摆线发动机(内齿轮轴承发动机)的功率密度直接随着更快的转速而增加。转子上的离心力直接随着转子材料的密度和转速的平方而增加。转速的限制由在转动应力下的转子材料的强度决定。因此期望具有低密度、在转动应力下具有高强度且能够承受高温(超过1200摄氏度)的陶瓷摆线材料(ceramic gerotor material)。本发明的一些实施方式包括可用于生产高精度、高性能陶瓷轴承和齿轮的MSF材料。
附图是说明性的并且没有按比例绘制。图1是示出了具有用根据本发明实施方式生产的MSF材料填充的模具腔的模具的实例的横截面图。图2是示出了根据本发明实施方式的微空间框架材料的微米尺度和/或纳米尺度结构的横截面图，呈现出MSF材料的放大区域。图3是示出了根据本发明实施方式的制造微空间框架材料的方法的框图。图4是示出了根据本发明实施方式的通过使用微空间框架粘结材料来超精密结合两个物体的配合表面区域(啮合面区域)的实例的横截面图。图5是图4的物体的部分的放大图。图6是根据本发明的实施方式的设备的示图。图7a是根据本发明的一个或多个实施方式的旋转孔门的顶视图。图7b是根据本发明的一个或多个实施方式的旋转孔门的侧视图。图8是根据本发明的一个实施方式的另一种设备的示图。
具体实施方式
最初参见图1，示出了具有用根据本发明的一个实施方式制造的微空间框架(MSF)材料13填充的模具内部空隙12的模具11的横截面图。形成MSF材料的复合材料要素(composite elements)通常是微米或纳米尺寸，因此处于人眼可见的尺度，该微空间框架材料13看起来是均匀的固体。为了显示MSF材料的结构，在图2中以环形21放大显示了 MSF材料13的小圆形区域14。固体颗粒相:在图2的环形21中显示了 MSF材料13的固体颗粒相，其由许多等直径的微球16组成。微球22具有空心的空隙空间23，但是通常可以是空心的或实心的。显示了与其最近的邻居机械接触的每一个微球22。图1中仅示出了二维空间，然而在三维空间中，每一个微球通常在整个三维空间内与许多其最近的邻居支撑地物理接触。由模具空隙12限定的表面上的微球通常也与模具11的内表面支撑地物理接触。在形成MSF材料的过程中，MSF材料的所有或几乎所有的固体颗粒在整个三维空间内与最近的邻居(即、邻近的)固体颗粒支撑地物理接触，并且对于在空间框架中的最外面的颗粒，在形成MSF材料的过程中与模具的壁接触。颗粒相的合适的固体颗粒材料组成包括陶瓷、金属、玻璃、碳、聚合物和其他固体材料，其中为了实现更大的空间框架刚性且因此获得更大的精度，更加刚性的材料是优选的。在本发明的该实施方式中说明的固体颗粒相由球形形状组成，然而通常，该固体颗粒相可以由具有平滑或尖锐的表面轮廓的任何形状的颗粒组成。当流入模具中时，非球形颗粒趋向于“桥接”，在成形的材料中形成空隙和其他缺陷，例如滑移面，其中可以集中施加的应力，在工作应力下导致可能的材料失效。这样的缺陷在应力下，尤其是周期的施加应力下，也可以扩展且变成更大的缺陷，随着时间的过去导致材料失效。当以更小的施加压力填充模具，填充复杂的模具空隙轮廓或形状时，球形颗粒也更加迅速且以很小的阻力流动，从而导致更短的模塑周期时间和更少的问题，例如流动阻塞。因此，具有更平滑轮廓的固体颗粒优于具有更尖锐轮廓的颗粒，并且对于本发明的实施方式中的最大材料强度，接近于实际为完全球形颗粒的固体颗粒是最优选的。在图1中示出的本发明的该实施方式中示出的微球均是等直径的，然而，通常，微球也可以具有两种或更多种离散的直径，或者它们可以由一个或多个不同范围的直径组成。在本发明的该实施方式中示出的微球是空心的微球，然而，通常，该微球也可以是空心的或实心的球体或者空心和实心微球的混合物。对于给定的材料组成和给定的直径的微球，具有更大的外壳厚度那些微球具有更大的压碎强度，其中实心微球具有最大的压碎强度。然而，一个抵消因素(偏移因素)是更大的外壳厚度导致更加致密的材料。此外，对于给定的材料组成和外壳厚度的微球，压碎强度随着颗粒直径的减小而指数地增加。并且，对于给定的材料组成和给定的外壳厚度的微球，微球的密度会直接随着直径的增加而降低，这是因为球体的表面积与体积比率的比率与球体的直径成反比地变化。
因此对于其中期望最大的压缩强度的本发明的实施方式，例如对于轴承，较小的平均直径且由更强的材料构成的实心微球是优选的。可替换地，对于其中期望低材料密度的本发明的实施方式，例如对于经受惯性或向心应力的部件(例如转子)，或者在部件的低质量是重要的(例如，用于航空应用的部件)的本发明的实施方式，与在操作应力下期望的材料强度一致，较低的外壳厚度和较大的平均直径的空心微球是优选的。对于本领域技术人员来说显而易见的是，对于给定的一组操作标准，例如有限元分析的方法可以确定材料强度相对于密度的最佳折衷，以及微球直径和外壳厚度的最佳组
口 ο基体相:在图2的环形21中示出了 MSF材料13的基体相，其由固体材料24组成，所述固体材料24由流体前体材料形成，所述流体前体材料先前流入模具空隙11中以便填充由模具空隙11内的空间和微球22外部的空间限定的间隙空间，并且然后固化以形成固体基体相24,与图3中描述的本发明的实施方式一致。该固化的基体材料24围绕微球22并且在结构上增强该MSF材料13的颗粒相的微球22之间的接触点。基体相24内的空隙空间25表示当液体前体随着被固化而收缩时形成的空隙。可能导致流体基体材料收缩的工艺的实例包括:(a)熔融金属的冷却；(b)环氧树脂的固化；(c)前体材料的热分解；和((1)前体材料之间的化学反应。用于基体相的前体材料可以是任何液体或塑性材料，所述材料能够被引入到模具中使得该液体或塑性材料渗透且围绕颗粒相的微球22，并且使得可以随后被固化以在颗粒相的周围形成固体基体。合适的液体或塑性材料包括但不限于由液体前体材料形成的陶瓷材料；或聚合物，例如树脂，环氧树脂类或热塑性材料；或金属，例如熔融铝、熔融镁或熔融金属合金。制造方法:图3:在一个或多个实施方式中，本发明包括一种用于制备MSF材料的独特方法。参见图3，在一个优选的方法中:步骤31:提供微球且使微球可选地涂覆有表面涂层以增强与基体相的粘结或赋予其其它期望的特性，例如对于隐密材料(stealth material)中微波的吸收性能。尽管微球在该实施方式中形成固体颗粒相，但是如在本说明书中描述的，其它合适的颗粒材料也可以用于固体颗粒相。步骤32:排空微球中的气体(步骤32)，其中排空足以允许在随后的工艺步骤36中的流体基体材料的渗透，具有最小量的气泡滞留，以便避免形成其中微球没有被基体材料结合在一起的有缺陷的区域。可选地，可以避免该步骤32并且仅仅在将微球放入模具中以后才排空微球。步骤33:通过从模具中排空气体来制备模具，这样的排空足以允许在随后的工艺步骤36中流体基体材料的注入，具有最小量的气泡滞留，以便避免形成其中微球没有被基体材料粘结在一起的有缺陷的区域。步骤34:用排空的微球填充排空的模具，同时振动该模具，以便促进微球的最大压实和并且使模具内的所有空隙的填充最大化。步骤35:使流体基体材料脱气，其中脱气足以最小化在随后的工艺步骤36中的气泡的形成，以便避免形成其中微球没有被基体材料粘结在一起的有缺陷的区域。步骤36:将脱气的流体基体材料注入到模具中，填充模具空隙空间内的微球周围的剩余的空隙空间。步骤37:可选地，通过离心模具可以除去过量的流体基体材料，留下覆盖固相的暴露表面区域的液相材料的表面涂层。可以通过离心工艺的持续时间和速度来控制剩余的表面涂层的平均厚度。为了降低最终的MSF材料的密度，除去过量的流体基体材料可以是期望的。除去过量的流体基体材料可以导致互连的空隙空间的网络的形成，这可以允许任何由凝固过程产生的气体的排放，或者它可以在一些环氧树脂或硅酮型流体基体相的固化过程中允许气体交换，例如水蒸气的吸收。这可以加快凝固的过程和/或可以通过允许由凝固过程产生的气体垂直于表面层离开液相来改善最终的MSF材料的强度，而不是允许气泡形成，导致可以降低最终MSF材料的强度的缺陷。用于MSF材料的直接成型的生产设备:参照图6和图7，公开了根据本发明的设备的实施方式，其通过根据本发明的方法的一个实施方式直接将组分材料运送到模具中来生产MSF材料。具有模具空隙620的模具621设置有如下用于形成复合MSF材料的组分材料:a)将固相材料从贮存容器601运送至模具621，所述贮存容器601通过管道626、通过计量螺旋625且通过快速连接附件624与模具空隙620连通。b)将液相基体材料从贮存容器609运送至模具621，所述贮存容器609通过管道607、通过计量泵625且通过快速连接附件622与模具空隙620连通。c)将气相材料从加压的贮存容器604运送至模具621，所述贮存容器604通过管道605、通过计量调节阀606且通过快速连接附件(quick connect attachment) 623与模具空隙620连通。可选地通过由真空泵612产生的真空从模具容积620中除去过量的基体流体，所述真空泵612经由通过阱(捕集器，trap) 613的管道614与模具容积620连通，所述阱613回收过量的流体。为了根据本发明的方法抽真空且对材料脱气的目的，真空泵612与模具容积621、贮存容器601和贮存容器609连通。真空阱(真空捕集器，vacuum trap)613、611和628回收吸入管道中的材料并且防止真空泵潜在地损坏固体或液体材料。为了促进模具空隙620内的固相颗粒的流动并且促进固相颗粒的密堆积，振动器马达627和619振动固相材料流过的设备的部件。在用固相颗粒填充模具空隙620的过程中，旋转孔门618允许固相颗粒进入模具空隙620中。一旦模具空隙620填充有固相颗粒，该旋转孔门618旋转使得门618关闭进入孔(entry hole)，并且保持束缚在模具空隙620内的固相颗粒，使得固相颗粒被束缚以便防止或至少最小化彼此和与模具容纳表面的紧密接触的移动脱离，在后续的工艺步骤过程中防止任何显著量的基体流体在接触点之间插入。这样的显著量的基体流体的插入将是不期望的，因为随着基体流体在如图3的方法中所描述的后续步骤中硬化，它会导致模制部件的收缩和变形。在图7中更详细地示出了并且下面描述了旋转孔门618。当在打开或至少部分打开位置时，旋转过滤门616允许基体流体进入模具空隙620并且防止固相颗粒离开模具空隙620。在关闭位置，该过滤门616关闭模具空隙620，同时机械地束缚固相颗粒从而在后续的步骤中以彼此紧密接触的方式保持在模具空隙620内。在图7中更详细地示出了并且在下面描述了旋转过滤门618。当在打开位置时，旋转过滤门615允许气体和过量的基体相液体离开模具空隙620并且防止固相颗粒离开模具空隙620。在关闭位置，该过滤门615关闭模具空隙620，同时机械地束缚固相颗粒从而在后续的步骤中以彼此紧密接触的方式保持在模具空隙620内。当在打开位置时，旋转过滤门617允许气体由压力容器604进入模具空隙620并且防止固相颗粒离开模具空隙620。在关闭位置，该过滤门617关闭模具空隙620，同时机械地束缚固相颗粒从而在后续的步骤中以紧密接触的方式保持在模具空隙620内。过滤器602允许气体从容器601中排空，同时防止用作待形成的复合MSF材料的固体颗粒相的尺寸范围内的微粒的通过。所描述的设备可以是自动化的用于快速连续填充用于MSF材料部件的批量生产的一系列模具模型(模具形式)。旋转孔门和旋转过滤门:在图7a和7b中更详细地示出了根据本发明的一个或多个实施方式的旋转孔门的基本常见结构，其也作为旋转过滤门的基本结构。固体盘701安装在轴702上并且束缚在罩(隔板，closure)(未示出)内，使得通过通道(through passage) 703允许在打开位置与模具空隙620连通,并且当通过致动器(未示出)旋转至关闭位置时关闭与模具空隙620的连通。在旋转孔门的情况下，通过通道703是开口孔(开孔)，所述开口孔允许气体、液体和用作待形成的复合MSF材料的固体颗粒相的尺寸范围内的微粒的通过。在旋转过滤门的情况下，用允许流体和气体通过但是不允许用作待形成的复合MSF材料的固体颗粒相的尺寸范围内的微粒通过的合适的过滤材料(未示出)来填充通过通道 703。用于成型液体形式MSF材料的生产设备:参照图8，公开了通过将组分材料运送至注入室831来生产MSF材料的设备的优选形式，可以根据在图3中描述的方法的一个实施方式从所述注入室831将液体形式的MSF材料运送至模具。如下注入室831供应有用于形成复合液体形式的MSF材料的组分材料:a)将固相材料从贮存容器801运送至注入室831，所述贮存容器801经由通过计量螺旋832并且通过计量活塞830的滑块(台板)的管道833与注入室831连通。b)将液相基体材料从贮存容器809运送至注入室831，所述贮存容器809经由通过计量泵808并且通过计量活塞830的滑块的管道807与注入室831连通。c)将气相材料从加压的贮存容器804运送至注入室831，所述贮存容器804经由通过计量调节阀806并且通过计量活塞830的滑块的管道805与注入室831连通。可选地通过由真空泵612产生的真空从注入室831中除去过量的基体流体，所述真空泵612经由通过阱814的管道813与注入室831连通，所述阱814回收过量的流体。为了根据在图3中描述的方法抽真空且对材料进行脱气的目的，真空泵812通过管道与模具容积619、注入室831、贮存容器801和贮存容器809连通。真空阱816、814、811和836回收任何吸入管道中的材料并且防止真空泵潜在地损坏固体或液体材料。为了增强流动并且增强注入室831和模具空隙820内的固相颗粒的密堆积，振动器马达835、825和820振动固相材料流过的设备的部件。在用固相颗粒填充室的过程中，旋转孔门827允许固相颗粒从容器801进入注入该室831。一旦该室填充有固相颗粒，该旋转孔门旋转使得门827关闭进入孔，并保持束缚在注入室831内的固相颗粒，使得固相颗粒不能离开彼此的紧密接触和模具的束缚表面，防止在后续的工艺步骤中任何显著量的基体流体在接触点之间插入。基体流体的这样的插入将是不期望的，因为随着基体流体在如图3的方法中所描述的后续步骤中硬化，它会导致模制部件的收缩和变形。当在打开位置时，旋转过滤门829允许基体流体从容器809进入注入室831 ;防止固相颗粒尚开注入室831 ;并且关闭注入室831,冋时机械地束缚固相颗粒从而在后续的步骤中以紧密接触的方式保持在注入室831内。流体形式的MSF材料:可以从步骤36之后或者可选的步骤37之后的工艺中获得流体形式的MSF材料。流体形式的MSF材料尤其是可以被用于以下目的:例如用于粘结应用的粘结材料、例如用于修复应用的填料材料或例如用于随后的成型操作的材料。不受理论的束缚，假定在微米和纳米尺度，与表面张力和表面粘附力相比，重力是作用在流体基体相的二阶力。流体基体相的表面张力连同流体基体相和固相表面之间的表面粘附力将决定固体表面之间的空隙空间的形状和位置。因此通常，空隙形状将会在周围的固体表面之间居中，如图2中的空隙空间25的位置所示出的。不受理论的束缚，假定当根据图3中描述的制造方法来制造流体形式的MSF材料时，流体基体相的表面张力连同流体基体相和固相表面之间的表面粘附力将起作用从而最小化液相材料的表面积，从而起作用以将固体颗粒以触摸接触(touching contact)的方式保持在一起并且防止固相颗粒之间的接触点的分离。这意味着甚至在没有容纳模具的情况下，该流体形式的MSF材料也将保持MSF材料与固相颗粒触摸接触。在本发明的一个或多个实施方式中，如步骤37中所描述的除去过量的流体基体材料优先于流体形式的MSF材料的形成。如果存在过量的流体基体材料，则固相颗粒将会自由移开而不受表面张力的束缚。如果然后将其放入模具中且固化，则这样的材料将会因此经受一定程度的收缩和扭曲，这是因为刚性固体颗粒空间框架的必要条件将不再存在。可以以大批量来制备流体形式的MSF材料，然后可以使其在压力下流入或注入模具中；可以将其流动或注射以填充实心形状之间的空间，然后部分或完全固化以将实心形状结合在一起。尤其是，可以将流体形式的MSF材料用作用于在组分之间形成精密结合的粘结材料，如下文中在标题“使用MSF材料的精密结合和装配”下所描述的。一旦它们被成型(例如通过成型或压制)为任何给定的应用所需要的，然后通常按照图3的步骤38将流体形式的MSF材料进一步加工以生产生坯形式的MSF材料和/或按照图3的步骤39将流体形式的MSF材料进一步加工以生产塑性形式的MSF材料或坚硬形式的MSF材料。步骤38:可选地，然后通过一种适于基体材料的方法例如冷却、固化、热分解或化学反应来部分地固化该流体基体材料。控制固化的流体基体材料的部分可以改变硬度的程度(硬度)。对于用于任何给定应用的生坯形式的MSF材料的最佳的硬度的程度将由生坯形式的MSF材料承受处理和加工而没有显著的损坏、磨损或失去精度所需的最小的安全硬度决定。生坯形式的MSF材料:在完成图3的步骤38时生产了生坯形式的MSF材料。结果是一种软但刚性(rigid)的生坯形式的MSF材料，与通过部分烧制粘土材料制造的“生坯”陶器的柔性和刚性类似。这些材料在这样的意义上是“软的”，即，它们容易地以相对低的力被切割或磨损，并且它们与完全硬化的材料相比具有低的机械强度。步骤39:通过适于基体材料的方法例如冷却、固化、热分解或化学反应来固化该流体基体材料。坚硬形式的MSF材料:在完成图3的步骤39时产生了坚硬形式的MSF材料。塑性形式的MSF材料:在完成图3的步骤39时产生了塑性形式的MSF材料。可以通过模具挤出或拉制塑性形式的MSF材料以产生挤出或拉制形状；可以在模具或模型中将其压制或冲压；并且可以以其他方式由注射成型、冲压、轧制或其它本领域熟知的成形方法来形成和塑造。通常，如果基体材料具有塑性特性，则MSF材料将会具有塑性特性。例如如果基体材料是热塑性材料，则塑性形式的MSF材料可能需要加热，以呈现出塑性特性。本发明的一个发现是，如果颗粒相由微球构成，则塑性形式的MSF材料与完成以下相比会呈现出更好的流动、注射或拉制的性能:本身天然的塑性基体材料；与较低体积百分数的相同微球混合的天然的塑性基体材料(例如，常规的复合泡沫塑料)，或与其它颗粒或纤维混合的天然的基体材料。这样的改进的性能包括:较低的粘度；加工所需的较低的压力和/或温度；在形成精细或复杂的形状或表面图案中更高的精度；对模具、加工工具和加工设备的降低的磨损；以及制造的更容易性和由这些改进的性能引起的较低的资金和操作成本。微球用作微型球轴承，其以流体方式旋转且容易地移动经过彼此。这降低了粘度并且在刀具或工具接触面下以微小的微球滚动作为用于切割或磨损工具的润滑剂。本发明的一个关键发现是，当根据参照图3描述的制造方法来制备材料时，形成了具有优于现有技术的关于一个或多个以下期望性能的优势的MSF材料:低形成变形、低体积密度(堆积密度);低体积热膨胀；低体积热变形；低热导率；高热稳定性和化学稳定性；高冲击能量吸收；低声传播；高机械强度；低缺陷形成；低缺陷扩展；低的生产成本；改进的机械加工容易性；改进的精确净形铸造；改进的精密装配和部件零件的粘结；在简单或复杂的部件零件的装配中在三个空间尺度上改进的精度公差和层叠精度公差的建立和维持；减少的部件装配的零件数量；和改进的部件的手动或自动装配的容易性。微球:如在本说明书中使用的术语“微球”是指近似球形的微米尺度的空心颗粒。微球通常也被称作微珠或微泡。应当理解，MSF材料的固体颗粒相可以由尺寸小于或大于微米尺度的颗粒组成。适用于本发明应用的空心固相颗粒的实例包括但不限于:空心或蜂窝状玻璃微球(泡沫玻璃微球)；空心聚合物微球；空心陶瓷微球；煤胞(空心微珠，空心煤粒，cenosphere);和天然珍珠岩。连同其它的优点，本发明的一个发现是通过加入低密度的固相颗粒，如空心玻璃微球、空心聚合物微球、空心陶瓷微球、或天然珍珠岩材料，与具有约2到3克/立方厘米的传统的固体陶瓷材料相比，或者与如铝(2.7克/立方厘米)或不锈钢(约8克/cc)的固体金属相比，MSF材料的密度可以降低到约0.4至0.7克/立方厘米，同时由于减少的缺陷形成仍保持良好至优异的材料强度，如上面所讨论的。合适的微球可以包括市售的那些，例如由3M, Expancel, Pierce&Stevens Corp.,或Emerson&Cuming, Inc制造的那些。珍珠岩是天然多蜂窝空心微球。珍珠岩是含有百分之二到百分之五之间的化学结合水的水合的流纹质火山玻璃，它允许当矿石被加热至它的软化温度时产生极低体积密度的膨胀蜂窝材料。煤胞是作为在热电厂的煤燃烧的副产物典型地产生的空心微球，其中密度为约0.4-0.8g/cc。它们具有约1300摄氏度的熔化温度，使得它们适用于高温应用。煤胞通常是比制造微球成本低并且可以从许多来源，例如CenoTechnologies Inc 获得。这些轻质微球填料材料的真密度可以在0.05到0.70g/cc的范围内。在一个优选的实施方式中，空心微球是密度为0.1到0.35g/cc的空心玻璃微球。用于空心微球材料的材料可以由有机或无机材料，如玻璃、陶瓷、珍珠岩和聚合物材料制成，但本发明不限于这些材料。这些材料的形状总体上是通常的几何球形和单个单元(晶胞)的、用空气或其它轻质气态材料包封。具有不规则形状的多单元微球也是商业上可获得的(例如，珍珠岩)。作为上述的一个实例，优选的空心玻璃微球是Kl微球，其由3M，St.Paul, Minn制造。Kl的真密度为约0.125g/cc，并且该材料由碱石灰硼硅酸盐型无机材料制成。S22是另一种由供应商提供的空心玻璃微球。Kl和S22之间的区别是Kl具有0.125g/cc的真密度，并且S22具有0.22g/cc的真密度。Kl微球的直径比S22的大得多。S22可以具有比Kl球更好的压碎强度。表面处理:可以可选地涂覆颗粒相的表面以增强颗粒相与基体相之间的表面粘结强度。例如，可以使用环氧硅烷偶联剂来增强有机基体材料诸如有机树脂或环氧树脂与无机颗粒相诸如玻璃或陶瓷微球的粘结。使用MSF材料的精密结合和装配:通常可以将流体形式的MSF材料用作MSF粘结材料，以将由相同的MSF固相和基体相材料组合物或由不同的组合物制成的固体部件结合在一起。参见图4，示出了通过根据本发明的一个实施方式制造的MSF粘结材料43的粘结层而结合至第二部件42的配合表面的部件41的横截面图。图4未按比例绘制。部件41显示为具有由凸面突起组成的接合元件44，为了机械加固在部件41和部件42之间的接头并且为了辅助部件42相对于装配过程中部件42的精确定位的目的，其与部件32的互补的凹形侵入体配合。MSF粘结材料也可以在不使用连接单元的情况下结合部件。通常，本领域的技术人员可以确定这样的接合单元44的数量、形状和位置。形成MSF材料的复合要素通常是微米或纳米尺寸，因此处于人眼可见的尺度，MSF粘结材料43看起来是均匀的固体。为了显示MSF粘结材料的结构，在图5中放大地示出了MSF粘结材料43的小的环形区域35。图5中示出了MSF粘结材料43的固体颗粒相，其由许多被称为“单分散”的等直径的微球55组成。这里示出的微球是实心的并且是固体且单分散的，但通常用于MSF粘结材料的微球可以是空心的或实心的，并且在尺寸上可以是单分散的或分散的。每个微球55通常与六个最近的邻近微球且与部件52和部件56的配合表面机械接触，提供压缩强度和压缩力的分布。基体相53包围微球55，并且优选以足够的量存在以使其与所有或几乎所有的配合表面的区域接触。MSF粘结材料的基体相53可以是任何流体，其将固化和粘结至两种颗粒相并以足够的强度粘结至两者的配合表面，并且具有其他物理性能，如热膨胀，其与待结合的部件的材料相容。粘结层MSF粘结材料54被压缩到单一的微球55的直径，条件是配合表面相对于固相微球的直径是平滑和精密互补的。本发明的一个发现是，根据本发明的教导使用的MSF粘结材料相对于用于精密结合的传统粘结材料具有以下优势:a)低收缩，低变形:随着它们固化或硬化，常规的粘结材料倾向于收缩和扭曲，从而降低了粘结的强度且降低了可装配部件零件的精度。MSF粘结材料在粘结过程中呈现出可忽略的收缩和可忽略的变形，将精密部件的MSF粘结装配的相对位置和相对方位保持至这样的程度，其对于传统的粘结材料是不可能的-或者代价大地实现。b)精确厚度:利用传统的粘结材料，随着部件被挤压在一起，粘结层的厚度在配合表面的整个表面区域上很难被精确地保持在最佳厚度，其导致了较弱的粘结形成，并且关于部件的相对位置和相对方位的精度损失。使用单分散微球的MSF粘结材料的粘结层总是压缩到精确的微球直径的粘结层厚度。对于在配合表面的两个部件的精确结合，将MSF粘结材料计量到较低的配合表面上，通常在较低的表面的几何中心作为液滴，或作为沿着较低的表面的主要几何中心线的线放置的MSF粘结材料的线。优选通过具有相关精确计量的精密的六轴致动器将这两个部件的配合表面压在一起，从而在粘结过程中实现微米或纳米定位和精确的施加力。如果待结合的部件都是由相同的MSF材料构成，则通常优选的MSF粘结材料将是相同的流体形式的MSF材料，以便确保关于物理性能例如热膨胀性的最佳相容性。复合泡沫塑料:复合泡沫塑料是通过用称为微珠的空心颗粒填充金属、聚合物或陶瓷基体而合成的复合材料，其中微球是微珠的一种类型。空心颗粒的存在导致了较低的密度、较高的强度、较低的热膨胀系数和在一些情况下的雷达或声纳透过性。生产复合泡沫塑料的传统方法是将微珠机械地混合在基体材料中。这种传统的方法具有三个主要的缺点:在混合过程中微珠的破损、更高体积分数的微球的不良混合、和缺陷形成。本发明的一个发现是根据本发明的教导和图3中描述的方法而制成的复合泡沫塑料相对于传统的用于精确结合的粘结材料具有以下优势:较少的破损:机械混合中涉及的剪切力导致许多微珠的破损或破碎，尤其是具有更多粘性的基体材料，其包括大多数的环氧树脂、金属、有机聚合物和陶瓷基体材料。这种破损通常降低了复合泡沫塑料的所有有利性能。破损微珠的百分比通常随着微珠的更高体积分数而增加。去除破碎微球的工艺是昂贵的。混合通常在低速下进行以使破损最小化，然而，这增加了处理时间和成本。因为没有使用机械混合，所以根据图3中描述的方法制备的复合泡沫塑料材料具有显著更少的破损微球。更好的粘结:对于粘性基质材料，随着微珠的体积分数增加，更少的微球在混合过程中被基体材料完全覆盖。这意味着基体相与颗粒相的粘结变得更弱，降低了复合泡沫塑料的强度和弹性模量性能。复合泡沫塑料的许多期望的性能，例如较低的密度和更高的压缩强度随着微珠的体积分数而提高，然而不良的混合性能经常将微珠的体积分数限制为小于理论填充体积的最大值。使用图3中所描述的方法生产具有更完整的微珠涂层的复合泡沫塑料，因为流体基体渗入到排空的颗粒相内部。在使用方法20的情况下，微珠的体积分数接近理论填充体积的最大值，因为在振动模具的同时模具体积被微珠完全填充。更少的缺陷:将微珠机械混合到基体材料中通常在混合物内夹带气体。这些夹带的气泡是应力可以集中的缺陷，显著地降低了复合泡沫塑料的压缩强度和弹性模量。机械混合通常也会产生不均匀的混合物，其中在基体材料内部具有较低或较高浓度的微珠的区域。这些不均匀的区域是应力可以集中的缺陷，显著地降低了复合泡沫塑料的压缩强度和弹性模量。使用图3中描述的方法生产具有更少的来自夹带气体的缺陷的复合泡沫塑料，因为流体基体被渗入到排空的颗粒相中。使用图3中描述的方法生产在基体材料内部具有更少的来自微珠的不均匀浓度的缺陷的复合泡沫塑料。在本发明的组合物和方法的一些实施方式中，微粒(在一些实施方式中还称为填料或固相材料)机械接触；在一些其他实施方式中，所述接触为紧密接触；在一些其他实施方式中，所述接触是充分的(牢固的，substantial)紧密接触；在一些其他实施方式中，所述接触包括固体微粒状材料的大多数单个颗粒与至少一个邻近的固体微粒状颗粒接触；在一些其他实施方式中，所述接触为充分的接触；在一些其他实施方式中，所述接触为充分的机械接触；在一些其他实施方式中，所述接触包括基本上所有的固体微粒与至少两个邻近的固体微粒状颗粒接触；在一些其他实施方式中，所述接触足够紧密以使根据本发明的组合物的收缩最小化。虽然根据其优选的实施方式已经描述了本发明，但是本领域技术人员会认识到，可以以在描述的本发明的精神和范围内的变形来实施本发明。
权利要求
1.一种组合物，包括: 固体微粒状材料和包封所述固体微粒状材料的基体材料， 其中，所述固体微粒状材料的每个单个颗粒与至少一个邻近的固体微粒状颗粒接触。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中，接触为机械接触。
3.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述接触为紧密接触。
4.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述接触为充分的紧密接触。
5.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述固体微粒状材料的大部分单个颗粒与至少一个邻近的固体微粒状颗粒接触。
6.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述固体微粒状材料的颗粒充分地接触。
7.根据权利要求6所述的组合物，其中，所述接触为紧密接触。
8.根据权利要求7所述的组合物，其中，所述接触为充分的机械接触。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的组合物，其中，所述基体材料使所述固体微粒保持接触。
10.根据权利要求1所述的组合物，其中，基本上所有的所述固体微粒与至少两个邻近的固体微粒状颗粒接触。
11.根据权利要求1至11中任一项所述的组合物，其中，所述固体微粒状材料包括微米尺度或纳米尺度的颗粒。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的组合物，其中，所述颗粒是微球。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的组合物，其中，所述基体选自由液体前体材料形成的陶瓷材料；聚合物、金属、金属合金和热塑性材料组成的组。
14.根据权利要求1至12中任一项所述的组合物，其中，所述基体选自由铝、镁、树脂和环氧树脂组成的组。
15.一种方法，包括: 提供固体微粒状材料， 提供模具， 排空在所述微粒状材料的颗粒之间的空隙空间中的气体中的固体微粒状材料， 排空所述模具， 将排空的固体微粒状材料弓I入到所述模具中， 提供流体基体材料，以及 将所述流体基体材料弓I入到所述空隙空间中，同时束缚所述固体微粒状材料。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述固体微粒状材料是微米或纳米尺寸的颗粒。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述固体微粒状材料包括微球。
18.根据权利要求15所述的方法，其中，固体微粒状材料选自由液体前体材料形成的陶瓷材料；聚合物、金属、金属合金和热塑性材料组成的组。
19.一种用于形成微粒状填料增强的复合材料的方法，包括: 提供模具，所述模具具有在其中的腔和在所述模具的一个表面中且与所述腔连通的开Π ； 提供微粒状填料材料；排空所述模具腔； 在所述腔中装入一定量的微粒状填料材料；以及 将基体材料引入到所述腔中，由此用所述基体材料注入微粒状填料中的空隙空间，同时促进所述填料的颗粒之间的接触。
20.根据权利要求19所述的组合物，其中，接触为机械接触。
21.根据权利要求19所述的组合物，其中，所述接触为紧密接触。
22.根据权利要求19所述的组合物，其中，所述接触为充分的紧密接触。
23.根据权利要求19所述的组合物，其中，所述固体微粒状材料的大部分单个颗粒与至少一个邻近的固体微粒状颗粒接触。
24.根据权利要求19所述的组合物，其中，所述固体微粒状材料的颗粒充分地接触。
25.根据权利要求19所述的组合物，其中，所述接触为紧密接触。
26.根据权利要求19所述的组合物，其中，所述接触为充分的机械接触。
27.根据权利要求19所述的组合物，其中，基本上所有的所述固体微粒与至少两个邻近的固体微粒状颗粒接触。
28.根据权利要求19至27中任一项所述的组合物，其中，所述基体材料使所述固体微粒保持接触。
29.根据权利要求19至28中 任一项所述的方法，进一步包括:在将所述填料材料装入到所述腔中之前压实所述微粒状填料材料。
30.根据权利要求29所述的方法，其中，通过振动来压紧所述填料材料。
31.根据权利要求19至30中任一项所述的方法，进一步包括:在将所述填料材料装入到所述腔中之前排空所述微粒状填料材料中的空隙空间。
32.根据权利要求19至31中任一项所述的方法，进一步包括在将所述基体材料引入到所述腔中之前对所述基体材料脱气的步骤。
33.根据权利要求19至32中任一项所述的方法，进一步包括用促进所述微粒状填料材料与所述基体材料粘结的试剂来涂覆所述微粒状填料材料。
34.根据权利要求19至33中任一项所述的方法，其中，所述微粒状填料材料为微米尺度或纳米尺度的颗粒。
35.根据权利要求19至33中任一项所述的方法，其中，所述微粒状填料材料包括微球。
36.根据权利要求19至35中任一项所述的方法，其中，所述基体材料选自由液体前体材料形成的陶瓷材料；聚合物、金属、金属合金和热塑性材料组成的组。
37.根据权利要求1至36中任一项所述的方法，进一步包括从所述腔中除去过量的基体材料。
38.一种设备,包括: 包括模具空隙的模具； 与所述模具空隙流体连通的用于容纳固相材料的第一容器； 与所述模具空隙连通的用于容纳基体材料的第二容器； 在所述模具中的在打开位置和关闭位置之间可移动的第一孔，所述打开位置用于允许所述固相颗粒进入所述模具空隙，而所述关闭位置用于防止固相颗粒进入所述模具空隙并且将所述固体颗粒束缚在所述模具空隙内；以及在所述模具中的在打开位置和关闭位置之间可移动的第二孔，所述打开位置用于允许所述基体材料进入所述模具空隙，而所述关闭位置用于防止基体材料进入所述模具空隙并将所述固体颗粒束缚在所述模具内。
39.根据权利要求38所述的设备，进一步包括:与所述模具空隙连通的用于容纳气相材料的第三容器。
40.根据权利要求39所述的设备，进一步包括: 在所述模具中的在打开位置和关闭位置之间可移动的第三孔，所述打开位置用于允许气体和基体材料液体离开所述模具空隙，同时防止固相材料离开所述模具空隙，而所述关闭位置用于束缚所述固相材料。
41.根据权利要求38至40中任一项所述的设备，其中，所述第一孔为旋转孔门。
42.根据权利要求38至41中任一项所述的设备，其中，所述第二孔和第三孔为旋转门 孔。
全文摘要
一种复合材料，包括固体微粒状材料和包封所述固体微粒状材料的基体材料，其中所述固体微粒状材料的每个单个颗粒与至少一个邻近的固体颗粒接触。一种方法，包括提供固体微粒状材料，提供模具，排空所述模具中的固体微粒状材料以去除在微粒状材料的颗粒之间的空隙空间中的气体，排空所述模具，将排空的固体微粒状材料引入所述模具中，提供流体基体材料，以及在束缚所述固体微粒状材料的同时将所述流体基体材料引入到所述空隙空间中。
文档编号C04B35/622GK103209788SQ201180051670
公开日2013年7月17日 申请日期2011年8月25日 优先权日2010年8月25日
发明者道格拉斯·科伊尔 申请人:陶克斯集团有限公司