[发明专利]一种碳/碳复合材料蜂窝及其制备方法

说明书

一种碳/碳复合材料蜂窝及其制备方法，属于碳/碳复合材料技术领域。所述碳/碳复合材料蜂窝，包括碳纤维增强体和覆盖在所述碳纤维增强体表面的碳基体，其中所述碳纤维增强体为蜂窝结构，且所述蜂窝结构中L向具有连续碳纤维，W向也具有连续碳纤维。本发明的碳/碳复合材料蜂窝具有优异的热稳定性和力学性能，且满足航天领域轻量化要求；蜂窝主要性能参数满足平压强度≥8MPa、平压模量≥900MPa、L向剪切强度≥6.7MPa、L向剪切模量≥1500MPa、W向剪切强度≥4.5MPa，W向剪切模量≥730MPa，热膨胀系数0～0.2×10^‑6/K。

技术领域

本专利涉及一种高精度观测平台用低密度、高稳定、高强度整体碳/碳复合材料蜂窝，属于碳/碳复合材料技术领域。

背景技术

传统的航天器结构用复合材料一般只要求高比强度、高比模量等，对其尺寸稳定性的要求不高。但在卫星等高精度航天器用复合材料结构研制领域，具备高稳定性、轻质、高强度等特征的复合材料是其重要发展方向。先进国家已开始研究零膨胀、高稳定的航天器用复合材料结构，主要用于太空望远镜等光学仪器支撑结构、重力梯度仪支撑基座、天线反射面板等。为保证航天器上的高精度光学仪器和探测设备的工作精度，必须为其提供高稳定性、高强度的轻质复合材料结构平台。

现有技术中，国内航天领域通常使用碳/碳复合材料块体、碳/碳化硅复合材料块体或碳纤维增强树脂基蜂窝作为精密仪器的支撑结构，以使其保持良好的稳定性；由于碳/碳复合材料块体或者是碳/碳化硅复合材料块体均为实心结构，不利于航天领域轻量化要求；碳纤维增强树脂基蜂窝热胀系统约为10^-4量级，热稳定性差。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明实施例提供一种碳/碳复合材料蜂窝及其制备方法，碳/碳复合材料蜂窝具有优异的热稳定性和力学性能，且满足航天领域轻量化要求。

为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

一种碳/碳复合材料蜂窝，包括碳纤维增强体和覆盖在所述碳纤维增强体表面的碳基体，其中所述碳纤维增强体为蜂窝结构，且所述蜂窝结构中L向具有连续碳纤维，W向也具有连续碳纤维。

在一可选实施例中，所述碳纤维增强体由T300-1K、T300-3K、T300-6K、T300-12K、T700-6K、T700-12K、T800-6K或T800-12K聚丙烯腈基碳纤维中的一种或一种以上组合制成。

在一可选实施例中，所述碳纤维增强体的蜂窝壁上具有30-60°方向的连续纤维。

在一可选实施例中，所述蜂窝的芯格边长为2.75mm～15mm，蜂窝壁厚度为0.17mm～2mm。

在一可选实施例中，所述的碳/碳复合材料蜂窝密度为100kg/m³～220kg/m³。

一种碳/碳复合材料蜂窝的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、制备蜂窝结构的碳纤维增强体，所述蜂窝结构中L向具有连续碳纤维，W向也具有连续碳纤维；

步骤2、采用酚醛树脂对所述蜂窝结构的碳纤维增强体进行浸渍、固化，得到固化维型的碳纤维增强体；

步骤3、对所述固化维型的碳纤维增强体进行碳化、致密化处理，得到碳/碳复合材料蜂窝。

在一可选实施例中，步骤3中所述的对所述固化维型的碳纤维增强体进行碳化处理之前，还包括：

在所述固化维型的碳纤维增强体的蜂窝芯格内插入芯模，所述芯模侧壁上设有沿蜂窝厚度方向延伸的气流通道。