[发明专利]金属纤维增强聚合物基体复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种微机电系统技术领域的材料及其制备方法，具体是一种用于微结构器件的金属纤维增强聚合物基体复合材料及其制备方法。

背景技术

微机电系统(Micro-Electro-Mechanical Systems，简称MEMS)的传统材料是硅材料，硅材料有优良的物理化学性能，但是因为硅的脆性大，限制了它作为结构材料在微机电系统(MEMS)中的应用，特别是对那些综合力学性能要求高的微结构器件，以硅材料制得的微结构器件的力学性能远远不能满足要求；另一方面，镍、铜等金属和SU-8胶、聚酰亚胺等聚合物材料虽然能够作为微机电系统(MEMS)结构材料，但是单一的纯金属材料和纯聚合物材料由于各自力学性能存在固有的不足，它们也还是不能够满足微机电系统(MEMS)领域对其结构材料高强韧的特殊要求。为此，有必要设计和开发新型的具有高强韧性能、可用于微机电系统(MEMS)应用领域中微结构器件的结构材料。复合材料具有可设计性、兼有各组分材料优势的特点，使得复合材料作为微机电系统(MEMS)的结构材料成为可能。

传统加工方法制得的复合材料，包括金属基复合材料(Metal-Matrix Composite，简称：MMC)、聚合物基复合材料(Polymer-Matrix Composite，简称：PMC)和陶瓷基复合材料(Ceramic-Matrix Composite，CMC)进行了大量的研究，而纤维增强基体的复合材料具有优良的力学性能更是受到研究人员的广泛关注，也取得了很大的进展。但是，对于微机电系统(MEMS)应用领域中高强韧微结构复合材料的研究国内外尚未见报道，本设计首次提出设计金属纤维增强聚合物基体的高强韧微结构复合材料。

经过对现有技术的检索发现，早在上个世纪七十年代后，研究人员就对大尺寸的金属纤维增强聚合物基体复合材料进行了大量的研究，结果表明该类复合材料的力学性能不同于它的组分材料，有良好的综合力学性能，在一定程度上能够作为工程结构材料。近些年来，人们还在继续这方面的研究，大尺寸的金属纤维增强聚合物基体复合材料的理论和实验都相对完善了，应用也在扩展中。

在《Influence of fillers on the low amplitude oscillating wear behaviour of polyamide 11》一文中，作者已经做了相似的实验，基体材料是聚酰胺，基体材料中掺有不同种类的参杂物，试样尺寸属于大尺寸。

试样的不同组分

  材料  玻璃短纤维(wt％)  青铜粉末(wt％)  铜粉末(wt％)  A₀  -  -  -  A_G  20  -  -