一种梯度防弹抗冲击梯度材料结构体及其制备方法与流程

技术特征：
1.一种梯度防弹抗冲击材料结构体，其特征在于，所述结构体整体呈层状结构，至少包括通过环氧树脂整体封装固化成型并沿厚度方向从外到内依次分布的外层板、吸能缓冲层、底板，其中，所述外层板，设置在所述防弹抗冲击材料结构体的最外层，采用轻质金属板或纤维增强树脂型复合材料板，其设定厚度为3mm左右并具体根据防弹抗冲击性能需求及重量要求来确定；所述吸能缓冲层，设置在所述防弹抗冲击材料结构体的中间层，采用由金属点阵结构与增强型预浸料纤维束共同组成的梯度复合材料，其中，所述金属点阵结构由微桁架结构晶胞按密度需求有序排列组合而成，所述增强型预浸料纤维束沿长、宽两个方向横向插入所述金属点阵结构的孔隙内，并在厚度方向上按照从外到内依次增多的原则插入所述增强型预浸料纤维束；所述底板设置在所述防弹抗冲击材料结构体的最里层，采用轻质金属板或纤维增强树脂型复合材料板，且所述底板的厚度大于所述外层板，其设定厚度不小于10mm并具体根据防弹抗冲击性能需求及重量要求来确定。2.根据上述权利要求所述的梯度防弹抗冲击材料结构体，其特征在于，所述外层板中，所述轻质金属板的材质可为铝合金、钛合金等材料；所述纤维增强树脂型复合材料板中纤维可为碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、超高分子量聚乙烯纤维等高强度纤维，树脂可选环氧树脂。3.根据上述权利要求所述的梯度防弹抗冲击材料结构体，其特征在于，所述外层板一般较薄，作为防弹抗冲击材料的最外层可使得弹头或碎片能较轻易的穿透进入吸能缓冲层，以免产生较大的冲击波，给人体带来伤害；该层厚度一般为3mm左右；具体材质和厚度的选择可根据防弹抗冲击性能需求及重量要求来确定。4.根据上述权利要求所述的梯度防弹抗冲击材料结构体，其特征在于，所述金属点阵结构的材质可为铝合金或钛合金等轻质金属材料，所述增强型预浸料纤维束可为碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、超高分子量聚乙烯纤维等高强度纤维。5.根据上述权利要求所述的梯度防弹抗冲击材料结构体，其特征在于，所述金属点阵结构可采用增材制造、钎焊、熔模铸造等多种方法来制备。6.根据上述权利要求所述的梯度防弹抗冲击材料结构体，其特征在于，所述吸能缓冲层的厚度一般大于20mm，具体值可根据防弹抗冲击性能需求及重量要求来确定。7.根据上述权利要求所述的梯度防弹抗冲击材料结构体，其特征在于，所述底板的材质与外层板类似，可为轻质金属板或纤维增强树脂型复合材料板，该层为弹头或碎片的最后一道防线，用于阻挡通过缓冲吸能层后还有一定动能的弹头或者碎片。8.一种上述权利要求1至7任一项所述的梯度防弹抗冲击材料结构体的制备方法，其特征在于，所述制备方法至少包括如下步骤：首先，采用增材制造、钎焊、或熔模铸造等多种方法制备金属点阵结构，所述金属点阵结构沿厚度方向从外到里依次由典型微桁架结构晶胞按照密度需求有序排列而成；然后，将增强型预浸料纤维束沿长、宽两个方向横向插入所述金属点阵结构的孔隙内，并沿厚度方向按照从外到里依次增多的原则插入增强型预浸料纤维束，从而形成所述吸能缓冲层；
之后，在所述吸能缓冲层的外侧覆盖外层板、内侧覆盖底板，整体放入模具中填充环氧树脂进行整体固化成型，得到梯度防弹抗冲击材料结构体。

技术总结
本发明提供了一种梯度防弹抗冲击材料结构体及其制备方法，将增强型纤维丝束有序插入由典型微桁架晶胞按照密度需求有序排列组成的金属拱形点阵结构孔隙内，沿厚度方向从外到里增强型纤维的丝束依次增多，再填充环氧树脂固化，实现金属点阵结构与纤维增强树脂型复合材料的贯穿锁紧，形成从外到里密度和强度依次增加的梯度复合材料，可有效衰减弹体或碎片的冲击动能，在较小的重量下显著提高材料的防弹抗冲击特性。抗冲击特性。抗冲击特性。


技术研发人员：姚俊 杜宝瑞 李恺伦 丁若晨 赵璐 郭雨萌
受保护的技术使用者：中国科学院工程热物理研究所
技术研发日：2021.07.27
技术公布日：2021/11/8