[发明专利]一种复合材料的高通量一体化制备方法

说明书

本发明公开了一种复合材料的高通量一体化制备方法，本发明属于复合材料研发技术领域，通过对不同组分混合物浆料匹配有序阵列密集排布的多孔基板，实现含有多组分复合材料的芯片阵列的一体化成形与烧结，进而实现制备效率成倍提高、研发成本大幅下降，解决现有技术研发周期漫长、研发人力投入大、研发成本居高不下的技术问题。

技术领域

本发明属于复合材料研发技术领域，具体涉及一种复合材料的高通量一体化制备方法。

背景技术

复合材料是将不同性质的材料组分优化组合而成的新型多相材料，各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应。与普通材料相比，复合材料可改善或克服单一材料的弱点，充分发挥各材料的优势，赋予材料新的性能，满足各种不同的需求。然而，复合材料中各材料组分的种类、含量、结构等因素对复合材料整体的性能影响非常显著，故而在开发新型复合材料时，需要对可能影响复合材料综合性能的各个参数点开展大量的工艺研究与优化实验，比如不同配料比，需要按照不同配比制备多组材料进行对比分析，进而选出最优配比，采用传统的研究方法则要对多个参数点一一制备并分析进而导致其研发周期漫长、研发人力投入大、研发成本居高不下，这与我国国民经济对于新材料产业的急迫发展需求不相适应。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合材料的高通量一体化制备方法，通过对不同组分混合物浆料匹配有序阵列密集排布的多孔基板，实现含有多组分复合材料的芯片阵列的一体化成形与烧结，进而实现制备效率成倍提高、研发成本大幅下降，解决现有技术研发周期漫长、研发人力投入大、研发成本居高不下的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种复合材料的高通量一体化制备方法，包括如下步骤：

(1)将制备复合材料所需的各组相材料与分散剂按照体积比1∶9～7∶3的比例进行混合得到一系列具有良好流动性的初始混合浆料备用；

(2)选取以有序阵列密集排布的多孔基板，多孔基板的材质为耐高温材料，多孔基板的孔数与要制备的复合材料的种类数目一致，对多孔基板上的孔洞进行依次编号，一种物相配比的复合材料对应一个序列点的孔洞；

(3)将步骤(1)中得到的初始混合浆料按照要制备的复合材料配比混合后得到复合材料预制浆料，并一一注入对应编号的多孔基板孔洞内；

(4)对多孔基板装有的复合材料预制浆料进行干燥，除去其中的积水，使复合材料预制浆料在多孔基板上完全固化得到复合材料素坯并与多孔基板形成一体化；

(5)对复合材料素坯加载5～100MPa的压力，进行复合材料的加压烧结，烧结参数根据材料自身的特性进行设定；

(6)烧结完成后，卸载复合材料素坯的加压设施，得到与基板一体化的致密复合材料芯片阵列；

(7)待完成多组分一体化芯片阵列材料完成高通量表征分析后，将镶嵌于基板中的多组分芯片阵列材料通过相配套的冲头，加压脱膜处理后，分离出的基板回收清洁处理后循环使用。

作为优选地，所述步骤(1)混合得到的初始混合浆料通过机械搅拌、底部鼓气中的一种方式使浆料保持良好的浓度均匀性。

作为优选地，所述多孔基板的材质为金属、陶瓷、石墨中的一种。

作为优选地，所述步骤(3)中要制备的复合材料预制浆料通过机械搅拌、底部鼓气中的一种方式混合。

作为优选地，所述步骤(4)中干燥的方法为对装有复合材料预制浆料的多孔基板进行抽滤0.5～12h，或在-20～-1℃，1×10-3～50Pa真空度下冷冻干燥10～72h，或在80～120℃加热干燥2～24h。

作为优选地，所述步骤(5)中，对复合材料素坯施压的方法为：