一种高效吸能的复合结构板的制作方法

本实用新型适用于安全防护领域，具体涉及一种用于安全防护的高效吸能的复合结构板。

背景技术：

目前，广泛应用的吸能材料主要有蜂窝金属、泡沫材料、纤维增强高聚物等，大多数吸能材料主要通过产生塑形变形来吸收能量，变形量越大能量吸收越多。这些材料在受到冲击时，主要发生大变形、屈曲、断裂等，来吸收冲击所带来的能量及应力波。从而达到对目标物体的保护作用。这些材料在受到低速、线性冲击时能够较好的实现吸能效果，但是在高速、非线性冲击情况下，这类材料的应力区域化和材料响应时间较长，吸能效果会大幅度下降。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种高效吸能的复合结构板，不但在低速、线性冲击时，能有效吸收冲击的有害能量，在高速、非线性冲击时，也能有效吸收冲击的有害能量，从而提高对目标物体的安全防护等级。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：

一种高效吸能的复合结构板，包括内板、外板及吸能结构，所述吸能结构粘接在内板和外板中间，吸能结构四周设有封边，所述吸能结构由金属封装外壳、高分子封装材料及封装在高分子封装材料内的纳米流体组成，封装有纳米流体的高分子封装材料安装在金属封装外壳上。

所述的吸能结构用胶水或胶带粘接在内板和外板中间，四周用泡沫胶做封边。

所述的吸能结构的金属封装外壳上冲压出圆台形或圆柱形凸起阵列，作为吸能的框架，圆台的高度在4—20mm之间，阵列为正方形阵列或菱形阵列。

所述的内板材料为塑料板或铝合金板，厚度在1mm—3mm之间。

所述的外板材料为铝合金板或不锈钢板，厚度在1mm—3mm之间。

所述的金属封装外壳材料为铝合金、铝镁合金、钛合金或不锈钢薄板。

所述的高分子封装材料为橡胶、改性橡胶、热塑性聚酯型TPU、聚醚型TPU或聚氯乙烯PVC。

所述的纳米流体由纳米多孔材料和非浸润液体进行混合而成，所述纳米多孔材料为沸石、多孔硅土、纳米多孔金属、碳纳米管、活性炭或纳米多孔高分子材料，所述非浸润液体为水、无机盐溶液或有机溶液。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型可以广泛应用于提高防护目标物体的安全等级，当该复合结构板受到碰撞或冲击载荷时，吸能结构可以将冲击能量转换为固—液两相间的表面张力和摩擦力以及高分子材料的变形能和铝合金外壳的塑性变形能，从而有效提高了能量吸收效率。

通过改变纳米流体中纳米多孔材料的种类、孔大小、孔结构或者非浸润液体的种类，可以有效控制固—液两相间的表面张力和摩擦力及起始工作压力，使得该结构可更广泛的应用于各类碰撞的防护。

本实用新型所采用的都是轻质薄片材料，整体重量小，有非常好的轻量化效果。本实用新型能够大规模生产制造，具有非常好的推广和使用价值。

附图说明

图1为本实用新型提供的高效吸能的复合结构板的整体结构的分解示意图。

图2为本实用新型提供的高效吸能的复合结构板的整体结构的截面示意图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。

如图1、图2所示，本实用新型是一种高效吸能的复合结构板，由内板1、外板2及内外板中间的吸能结构3组成，所述吸能结构用胶水或胶带粘接在内板和外板中间，四周用泡沫胶做封边4，所述吸能结构由金属封装外壳5、高分子封装材料6及封装在高分子材料内的纳米流体7组成。

所述吸能结构3的金属封装外壳5冲压出圆台形或圆柱形凸起阵列，作为吸能的框架，圆台的高度在4—20mm之间，阵列为正方形阵列或菱形阵列。

作为本实用新型的优选实施方式，所述吸能结构3的金属封装外壳5冲压出圆台形凸起阵列，作为吸能的框架，圆台的高度为5mm，阵列为菱形阵列。圆台形凸起易于冲压，制作简便，阵列形式有助于提高轻量化。在受到冲击时，单个或多个圆台凸起发生较大变形，缓冲目标物体受到的冲击力，提高吸能效果。局部凸起变形后基本不影响复合板的整体吸能效果，可继续使用。

所述内板1材料为塑料板或铝合金板，厚度在1mm—3mm之间。

作为本实用新型的优选实施方式，所述内板1材料为铝合金板，厚度为1.5mm；

所述外板2材料为铝合金板或不锈钢板，厚度在1mm—3mm之间。

作为本实用新型的优选实施方式，所述外板2材料为铝合金板，厚度为1.5mm；

所述金属封装外壳5材料为铝合金、铝镁合金、钛合金或不锈钢薄板。作为本实用新型的优选实施方式，所述金属封装外壳5材料为铝合金板，厚度为0.6mm；

所述高分子封装材料6为橡胶、改性橡胶、热塑性聚酯型TPU、聚醚型TPU或聚氯乙烯PVC。

作为本实用新型的优选实施方式，所述高分子封装材料6为聚醚型TPU，厚度为0.7mm。

所述纳米流体7由纳米多孔材料(固相)和非浸润液体(液相)进行混合而成，所述纳米多孔材料为沸石、多孔硅土、纳米多孔金属、碳纳米管、活性炭或纳米多孔高分子材料，所述非浸润液体为水、无机盐溶液或有机溶液。

作为本实用新型的优选实施方式，所述纳米流体7中的纳米多孔材料为沸石粉，所述非浸润液体为水。

本实用新型可以广泛应用于航空航天、汽车及船舶制造等领域，可以提高目标物体的防护安全等级。在碰撞或冲击载荷发生时，吸能结构可以将冲击能量转换为固—液两相间的表面张力和摩擦力以及高分子材料的变形能和金属外壳的塑性变形能，从而有效的提高了能量的吸收效率。而且，本实用新型所采用的都是轻质薄片材料，整体重量小，有非常好的轻量化效果。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。