[发明专利]一种复合材料双稳态自伸展结构及其制造方法

权利要求书

1.一种复合材料双稳态自伸展结构，其特征在于，存在伸展构型和卷拢构型两种稳定构型；所述伸展构型为主稳态，所述卷拢构型为次稳态，并且次稳态在外界激励下可自发转变为主稳态；所述双稳态自伸展结构在主稳态时为横截面为c型或o型的开口管材；所述双稳态自伸展结构在次稳态时为横截面为平直截面的多层卷材，且主稳态在外界激励下无法自发转变为次稳态；将多层卷材打开1～2倍卷材宽度的长度，所述双稳态自伸展结构由次稳态自发转变为主稳态；将所述开口管材沿轴向卷拢，所述双稳态自伸展结构由主稳态变为次稳态；

所述双稳态自伸展结构通过铺设铺层并模压成型，并且铺层按照如下方式进行铺设：位于中间的中性层的铺层设计为：0°/0°/90°/90°/0°/0°，中性层上下两侧区域的铺层设计为斜交铺层，并且上下两侧区域的铺层为反对称铺层；

所述双稳态自伸展结构还包括补强层；所述补强层由纤维和树脂复合而成；距离所述双稳态自伸展结构的上端边缘5～10％长度的区域内设置有第一补强层，所述第一补强层的厚度为0.1～0.2mm；距离所述双稳态自伸展结构的下端边缘5～10％长度的区域内设置有第二补强层，所述第二补强层的厚度为0.1～0.2mm；

所述双稳态自伸展结构处于主稳态时的承载力在200kg以上，重复使用寿命不低于500次，轴向拉伸/压缩模量不低于30GPa，弯曲模量不低于20GPa，管材厚度不低于0.8mm。

2.根据权利要求1所述双稳态自伸展结构，其特征在于，所述双稳态自伸展结构采用复合材料制备而成，所述复合材料包含纤维和树脂；

所述纤维选自玻璃纤维、碳纤维、蓝宝石纤维、硼纤维、玄武岩纤维、芳纶、氨纶或腈纶中的任一种；

所述树脂选自环氧树脂、不饱和聚酯、乙烯基树脂、聚氨酯、聚氰酸脂、苯并噁嗪、双马来酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚芳咪酮或热塑性聚酰亚胺中的任一种。

3.根据权利要求2所述双稳态自伸展结构，其特征在于，所述纤维为玻璃纤维；所述树脂为环氧树脂。

4.权利要求1至3任一项所述双稳态自伸展结构的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括如下步骤：

(1)制备复合材料片材：将复合材料中的纤维相和树脂复合，并制成片材；

(2)制备模压成型所用模具：所述模具包括上模和下模，所述模具的模腔形状为所述双稳态自伸展结构的主稳态构型；

(3)铺层：按照铺层设计要求将所述复合材料片材依次铺设于模压成型所用模具的下模中；

(4)合模；

(5)加热加压；

(6)固化；和

(7)脱模。

5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，当所述双稳态自伸展结构还包括增强相时，所述制备方法还包括制备增强相片材的步骤：将补强层中的纤维和树脂复合，并制成片材；以及

所述步骤(2)按照如下方式进行：

按照铺层设计要求将所述复合材料片材和所述补强层片材依次铺设于模压成型所用模具的下模中。