[发明专利]剪切增稠液/碳纳米管泡沫抗冲击吸能材料、制法及应用

说明书

本发明公开了一种剪切增稠液/碳纳米管泡沫抗冲击吸能材料、制法及应用。所述制法包括：将碳纳米管泡沫置入反应腔室，并向反应腔室内通入载气、碳源和还原性气体，在900～1200℃的温度条件下于碳纳米管泡沫表面及内部沉积无定型碳，从而获得沉积有无定型碳的碳纳米管泡沫；以及，在温度为30‑60℃的条件下，将所述沉积有无定型碳的碳纳米管泡沫于剪切增稠液中浸渍，获得剪切增稠液/碳纳米管泡沫抗冲击吸能材料。本发明制备的剪切增稠液/碳纳米管泡沫抗冲击吸能材料质量轻、柔韧性好，抗冲击吸能性能好，同时本发明提供的制备方法简单，容易控制，可应用于实际生产，具有一定的经济社会效应。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种剪切增稠液/碳纳米管泡沫抗冲击吸能材料、制法及应用。

背景技术

吸能是材料领域很重要的一个功能，吸能材料能够吸收材料受到冲击时所产生的撞击能，因此吸能材料广泛应用于汽车、飞机、包装以及防弹衣等军事和民用领域，合理的结构设计对吸能材料在抗冲击过程中的能量吸收尤为关键。当人体或财产受到冲击作用时，抗冲击结构能够在一定程度上吸收冲击所带来的能量以达到缓冲减振的作用，从而避免或降低冲击对人员或财产带来的危害与损伤。

剪切增稠液是一种新型防护材料，在正常状态下呈现具有一定粘度的液态状，内部悬浮着大量纳米球形颗粒，当受到外部冲击作用时，平时呈现柔韧的球形颗粒会迅速变的坚固，表现出硬质材料的抗冲击行为，当外界作用力消除又会恢复到原有的液体状态。因而剪切增稠液在人体防护装备等高抗冲击吸能材料领域具有重要的应用前景。碳纳米管是一种潜力巨大的超级材料，被认为是构建多孔材料最为理想的基本单元，将碳纳米管组装成泡沫是实现碳纳米管应用的重要途径，碳纳米管泡沫质量轻、柔性好，泡沫内部碳纳米管间相互搭接，构成三维网络结构，相互之间存在巨大孔隙，是一种新型的抗冲击吸能材料，在个体防护、减振吸能等领域有着广阔的应用前景。

现有专利利用超高分子量聚乙烯、Kevlar、PBO等高性能纤维通过三维编织技术将其编织成具有夹芯结构的三维编织物，这种编织物本身具有柔软性。利用封装技术通过胶粘剂或者热熔材料将封装袋贴合在具有夹芯结构的三维编织物两侧，并将其四周边缘贴合形成封闭的具有夹芯结构的三维封装袋。将剪切增稠液注入到具有夹芯结构的封装袋中，等完全固化后再将封装袋完全封闭形成具有夹芯结构的三维编织抗冲击防护复合材料。为了克服抗冲击吸能材料兼具柔性和抗冲击性能的困难，有专利提供了一种将剪切增稠液分散在具有闭孔泡沫结构的硅橡胶材料中的抗冲击吸能材料的制备方法。将按一定比例配制好的剪切增稠液以液滴的形式分散在配制好具有闭孔结构的液态硅橡胶中，再经固化得到具有柔性的硅橡胶抗冲击吸能材料。

现有的抗冲击材料主要有硬质、半硬质和柔性三类，1)硬质材料是传统意义上最常用的吸能材料，钢和铝经常被用作装甲车的防护板，正是其在高速冲击下迅速发生变形并吸收撞击能以保护人员、武器以及精密设备等财产安全受到损伤。硬质和半硬质抗冲击吸能材料增加了抗冲击防护材料的重量，并且不易弯折，穿着笨重，行动不便；2)以高性能纤维为增强体剪切增稠液为基体的抗冲击材料具有优异的强度、模量和吸能特性，但封装难度较大，在实际应用过程中剪切增稠液容易发生沉降和渗漏，影响抗冲击吸能效果，为了加强防护作用，通常是通过增加纤维编织物的层数或者插入陶瓷板，这在一定程度上增加了抗冲击吸能材料的重量并且影响人员动作的灵活性；3)以聚合物、橡胶材料以及泡沫材料为基体的抗冲击柔性吸能材料尽管质量轻、柔韧性好，但吸能效果较差，在受到高速冲击时不能够及时的将能量耗散，依然会有很强的冲击能存留在人员或财产设备上，导致人员或设备受到一定程度上损伤。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种剪切增稠液/碳纳米管泡沫抗冲击吸能材料、制法及应用，以克服现有技术的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种剪切增稠液/碳纳米管泡沫抗冲击吸能材料的制备方法，其包括：

提供碳纳米管泡沫；