[发明专利]基于微纳米尺度的粒子三维微纳结构化排布的复合材料制造方法

说明书

一种基于纳米粒子三维微纳结构化排布的复合材料制造方法，现将微纳米尺度的粒子置于母液中，得到含有微观粒子的溶液；将部分溶液置于容器内流平，将第一结构化场施于容器中的溶液，对的溶液中的粒子进行操控，实现溶液中粒子的可控图案化排布；再将容器中溶液固化成型，容器向下移动，容器内补充含有微观粒子的溶液，改变结构场参数，实现溶液中粒子的纵向可控排布，采用不同结构场，实现含有微观粒子的溶液中粒子的不同图案化排布；将第一结构场换为第二结构场，使粒子排布成相应形状；重复直至获得功能纳米粒子三维微纳结构化排布的复合材料；本发明具有可定向定域调节、高效率、可实现任意三维形状结构的成型等优点。

技术领域

本发明属于微纳制造纳米结构技术领域，特别涉及一种基于微纳米尺度的粒子三维微纳结构化排布的复合材料制造方法。

背景技术

纳米结构被约束的空间维数可分为4种:(1)零维的纳米原子团族；(2)一维纤维状纳米结构,其长度显著大于宽度,如碳纳米管；(3)二维层状纳米结构,长度和宽度尺寸至少要比厚度大得多,晶粒尺寸在一个方向上为纳米级，如石墨烯；(4)三维的纳米固体，人们已经用各种不同的方法制备了不同的纳米材料，而对众多的制备方法，按照制备的介质是气体、液体还是固体,总体可划分为三类气相法、液相法和固相法；其中气相法主要包括化学气相法、蒸发凝聚法、熔融金属反应法、高压气体雾化法；液相法主要包括水热法、沉淀法、辐射合成法，乳液法；固相法主要包括高能球磨法、非晶晶化法、深度塑形变形法。而这些方法，大多是通过控制纳米粒子的生长来实现三维纳米固体的制备，其纳米粒子在功能材料里的分布大多是分散、无结构的，无法实现具有三维微纳结构化的功能纳米粒子定向定域排布。

如何实现低维纳米材料在复合材料中的任意三维结构化排布，使复合材料的不同位置表现出不同的物理化学特性，从而使复合材料满足更加复杂的工作环境，一直是一个难题。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于微纳米尺度的粒子三维微纳结构化排布的复合材料制造方法，可实现功能纳米粒子在复合材料内的可控定向排布，使复合材料的不同位置表现出不同的物理化学特性，具有可定向定域调节、高效率、可实现任意三维形状结构的成型等优点。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种基于微纳米尺度的粒子三维微纳结构化排布的复合材料制造方法，包括以下步骤：

1)将微纳米尺度的粒子置于母液中，搅拌使微纳米尺度的粒子均匀分布，得到含有微纳米尺度的粒子的溶液；

2)将一部分含有微纳米尺度的粒子的溶液置于容器内，一部分含有微纳米尺度的粒子的溶液随时作为补充；

3)将容器中含有微纳米尺度的粒子的溶液流平；

4)将第一结构化场施于容器中含有微纳米尺度的粒子的溶液，对含有微纳米尺度的粒子的溶液中的微纳米尺度的粒子进行操控，实现含有微纳米尺度的粒子的溶液中微纳米尺度的粒子的可控图案化排布；

5)将容器中含有微纳米尺度的粒子的溶液固化成型；

6)将容器向下移动；

7)容器内补充含有微纳米尺度的粒子的溶液；

8)改变结构场参数，实现含有微纳米尺度的粒子的溶液中微纳米尺度的粒子的纵向可控排布；

9)采用不同结构场，实现含有微纳米尺度的粒子的溶液中微纳米尺度的粒子的不同图案化排布；

10)将第一结构场换为第二结构场，使微纳米尺度的粒子排布成相应形状；

11)重复步骤2)—10)直至获得功能微纳米尺度的粒子三维微纳结构化排布的复合材料。