用于加強(qiáng)和/或加襯材料的方法
【專利摘要】根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種制備不均勻復(fù)合材料的方法，所述方法包括以下步驟：?提供第一成分(1)和第二成分(2)，○其中所述第一成分是多孔的或當(dāng)處于流體靜壓力下時(shí)能夠形成孔，○以及第二成分包括具有熱塑性性質(zhì)的固體，?相對(duì)于第一成分放置第二成分，并將能量耦合到第二成分中以引起第二成分的至少部分液化并滲透到第一成分的孔中或其他結(jié)構(gòu)中，借以第一成分被第二成分互穿以產(chǎn)生復(fù)合材料，?引起至少第二成分的不可逆轉(zhuǎn)變以產(chǎn)生改性的復(fù)合材料。
【專利說(shuō)明】用于加強(qiáng)和/或加襯材料的方法發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于連接和固定技術(shù)領(lǐng)域，特別是用于各種不同工業(yè)的能量生成和轉(zhuǎn)化、化學(xué)工程和建筑材料領(lǐng)域。
[0002]發(fā)明背景
[0003]通常難以將多孔材料物體，尤其是脆性多孔材料的物體連接到其他元件，例如用于固定、制備導(dǎo)電和/或?qū)徇B接或用于其他目的。
[0004]發(fā)明概述
[0005]本發(fā)明的一個(gè)目的是提供迄今尚未實(shí)現(xiàn)的用于將具有連接性質(zhì)的物件連接到一起的方法。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了制備不均勻復(fù)合材料的方法，所述方法包括以下步驟:
[0007]-提供第一成分和第二成分，
[0008]?其中所述第一成分是多孔的(或當(dāng)在流體靜壓力下時(shí)能夠形成孔)，
[0009]?以及所述第二成分包括具有熱塑性性質(zhì)的固體，
[0010]-相對(duì)于所述第一成分放置所述第二成分，并將能量耦合到所述第二成分中以引起所述第二成分的至少部分液化并滲透到所述第一成分的孔中或其他結(jié)構(gòu)中，借以使所述第一成分被所述第二成分互穿以生成復(fù)合材料；
[0011]-引起至少所述第二成分不可逆轉(zhuǎn)變成改性的復(fù)合材料。
[0012]性質(zhì)“在流體靜壓力下能夠形成孔”是指當(dāng)?shù)谝怀煞纸?jīng)受流體靜壓力(由流體施加的壓力)時(shí)，引起該壓力的可流動(dòng)材料可以在一些位置處滲透，而其在其他位置處不滲透或在較小程度上滲透。因此，該性質(zhì)暗示在機(jī)械阻力方面的不均勻性。具有該性質(zhì)的材料的實(shí)例是軟材料和硬材料的復(fù)合材料或其中成分之間的界面粘附小于通過(guò)滲透可流動(dòng)材料施加的力的不均勻材料。
[0013]在本文中，“孔”一方面是指作為材料的性質(zhì)的結(jié)構(gòu)，如在多孔材料如泡沫等上的孔，或所提到的種類的不均勻性，例如軟和硬材料的復(fù)合材料等。另一方面，“孔”還指有目的地制備的結(jié)構(gòu)，如通過(guò)在元件中加工空腔來(lái)制造的結(jié)構(gòu)，或指設(shè)計(jì)相關(guān)的真正空間。
[0014]因此，一般地，對(duì)于第一成分，需要在結(jié)構(gòu)方面(多孔的，這包括制造的結(jié)構(gòu)和幾何設(shè)計(jì))或在材料組成方面的不均勻性。
[0015]具有熱塑性性質(zhì)的材料是包括聚合物相(尤其是基于C、P、S或Si鏈)的材料，所述材料在臨界溫度范圍以上，例如通過(guò)熔融，從固體轉(zhuǎn)化為液體，并在臨界溫度范圍以下，例如通過(guò)結(jié)晶，再轉(zhuǎn)化為固體材料，借以使固相的粘度比液相的粘度高數(shù)個(gè)數(shù)量級(jí)(至少三個(gè)數(shù)量級(jí))。具有熱塑性性質(zhì)的材料不限于狹義的大分子，而是例如包括蠟。具有熱塑性性質(zhì)的材料可以但不必顯示粘彈性性質(zhì)。
[0016]熱塑性材料一般地將包含聚合物組分，所述聚合物組分不共價(jià)交聯(lián)或不以交聯(lián)鍵在加熱到臨界溫度以上時(shí)可逆地打開(kāi)的方式交聯(lián)。
[0017]不可逆轉(zhuǎn)變是其中相應(yīng)材料(尤其是第二成分的基體材料)的化學(xué)性質(zhì)在分子水平上被根本改變的轉(zhuǎn)變。換言之，不可逆轉(zhuǎn)變可以包括化學(xué)轉(zhuǎn)變。
[0018]在多個(gè)實(shí)施方案中，至少第二成分的不可逆轉(zhuǎn)變是由在復(fù)合材料上的能量輸入引起的。這可以例如包括熱處理。例如，不可逆轉(zhuǎn)變可以通過(guò)在互穿后加熱復(fù)合材料引起，例如加熱到350°以上、500°C以上或甚至600°C以上的溫度。
[0019]此外或作為供選擇的方案，在復(fù)合材料上的能量輸入可以包括輻射。
[0020]如果第二成分或其聚合物組分(如屬于第二成分的聚合物基體材料)是基于碳鏈的，那么在第一組中(氧化氣氛)，不可逆轉(zhuǎn)變可以包括該組分至少在一定程度上的分解(熱解和/或氧化；“燃燒”)。在第二組中(缺乏/缺少氧;還原氣氛)，不可逆轉(zhuǎn)變可以包括該組分的碳化或石墨化。另外或作為供選擇的方案，在兩個(gè)組中，不可逆轉(zhuǎn)變可以包括碳原子或含碳分子轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙煞值牧硪唤M分或尤其是第一成分的材料的原子溶液。此后，根據(jù)成分的材料，任選地可以進(jìn)行進(jìn)一步處理，如燒制步驟，其中粉末相通過(guò)燒結(jié)過(guò)程轉(zhuǎn)化為固相。
[0021]如果第二成分或其聚合物組分(如屬于第二成分的聚合物基體材料)為聚合物硅酸鹽，則轉(zhuǎn)變可以包括轉(zhuǎn)變?yōu)榈V物質(zhì)、聚合二氧化硅。
[0022]聚合物組分可以另外地或供選擇地還包括聚磷酸鹽、聚硫化物或其他無(wú)機(jī)聚合物。
[0023]在一組實(shí)施方案中，不可逆轉(zhuǎn)變引起第二成分的互穿的材料喪失其熱塑性性質(zhì)。
[0024]另外或作為能量輸入的供選擇的方案，不可逆轉(zhuǎn)變可以由環(huán)境條件的其他刻意的改變引起，例如暴露于物質(zhì)等。
[0025]另外或作為又一個(gè)供選擇的方案，引起不可逆轉(zhuǎn)變的能量可以通過(guò)在成分本身內(nèi)或成分本身之間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)來(lái)釋放。
[0026]另外或作為甚至另外的供選擇的方案，不可逆轉(zhuǎn)變?yōu)槌煞种g的化學(xué)反應(yīng)，所述化學(xué)反應(yīng)通過(guò)由互穿步驟引起的成分之間的緊密接觸來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0027]根據(jù)第一種可能性，第二成分不可逆轉(zhuǎn)變成改性的復(fù)合材料是在第一成分被第二成分互穿后以及在第二成分再固化后引起的。
[0028]根據(jù)第二種可能性，例如，如果不可逆轉(zhuǎn)變是成分之間的反應(yīng)，或如果第一和第二成分中至少一種是非常反應(yīng)性的并且是由在互穿步驟期間產(chǎn)生的條件引起燃燒的，則互穿和轉(zhuǎn)變至少是部分同時(shí)的。這隨后導(dǎo)致引起不可逆轉(zhuǎn)變的所提到種類的能量釋放。
[0029]根據(jù)一個(gè)任選的方案，引起第二成分的不可逆轉(zhuǎn)變的相同的方法還引起第一成分的不可逆轉(zhuǎn)變。
[0030]具有兩種成分的不可逆轉(zhuǎn)變的這樣的配置的第一個(gè)實(shí)例是，如果第一成分為生坯，則不可逆轉(zhuǎn)變包括燒制生坯。
[0031]這樣的配置的第二個(gè)實(shí)例是如下配置，其中第一成分和第二成分經(jīng)受化學(xué)反應(yīng)，結(jié)果是其彼此化學(xué)結(jié)合。作為一個(gè)實(shí)例，第一成分可以包括具有纖維素纖維的纖維素結(jié)構(gòu)，且第二成分可以包括聚丙烯腈，并且產(chǎn)物(改性的復(fù)合材料)在熱處理后隨后為碳纖維復(fù)合材料(CFC)。
[0032]本發(fā)明根據(jù)其方面允許通過(guò)材料和/或以迄今尚不可能的方式互穿第一成分的主體。
[0033]在一組實(shí)例中，具有熱塑性性質(zhì)的第二成分包括除了基于熱塑性聚合物材料的基體以外的不同材料的填料，所述材料例如金屬。不可逆轉(zhuǎn)變則可以主要是熱塑性基體的轉(zhuǎn)變，例如，由低傳導(dǎo)(導(dǎo)電/導(dǎo)熱)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邆鲗?dǎo)狀態(tài)。
[0034]對(duì)于第一成分被熱塑性第二成分的互穿，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，已經(jīng)使用的主要是注射成型技術(shù)。然而，在標(biāo)準(zhǔn)的注射成型方法中，注射的熔體處于比模具和第一成分更高的溫度下，并且注射的熔體從模具/第一成分的界面向內(nèi)固化。因此，熔體在與模具或必須互穿的第一成分的表面接觸時(shí)將具有凝固的傾向。更一般地，在模具/第一成分的表面的界面處的流動(dòng)性將比在熔體內(nèi)部的更低。這使得非常小和/或具有高縱橫比的結(jié)構(gòu)的互穿變得困難。為了處理該問(wèn)題，必須使用非常熱的模具并在非常高的熔融壓力下進(jìn)行注射成型過(guò)程。這首先是不經(jīng)濟(jì)的，其次不是對(duì)所有模具都可行的，尤其是如果模具不是標(biāo)準(zhǔn)模具材料而是由具體目的規(guī)定的材料和尺寸的不同工件。此外，第一成分為此必須插入模具以使該方法成為可能，而在本發(fā)明的許多實(shí)施方案中這是不必要的，因?yàn)榈谝怀煞直旧砣〈颂畛涞哪Ｇ坏牟糠帧?br>[0035]其他現(xiàn)有技術(shù)的方法包括化學(xué)氣相沉積(CVD;CVD限于表面并且不適合填充具有高縱橫比的結(jié)構(gòu))和通過(guò)粉末料漿滲透(具有非常有限的應(yīng)用)。兩種程序受到其過(guò)程的復(fù)雜性的限制，例如，CVD需要在真空條件下長(zhǎng)的持久的高沉積過(guò)程，料漿滲透苦于非常易收縮或一旦通過(guò)干燥由液體轉(zhuǎn)化為固體發(fā)生體積損失。
[0036]相比之下，根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)方面，本發(fā)明提出了，作為固體，提供并相對(duì)于第一成分放置第二成分。壓力和溫度二者升高可以隨后在與第一成分的界面處非常局部地發(fā)生，使得通過(guò)第二成分互穿該結(jié)構(gòu)容易得多。一般地，如果初始為固體的第二成分的液化發(fā)生在與第一成分的界面處或其鄰近處，則流動(dòng)性在鄰近該界面處將特別高。
[0037]本發(fā)明可以例如用于以下應(yīng)用或其組合:
[0038]-多孔材料的機(jī)械加強(qiáng)和/或這樣的多孔材料與固定在其中的連接元件之間的加強(qiáng)的機(jī)械連接。
[0039]-使(不導(dǎo)電的)多孔材料的接觸成為可能，以向材料傳導(dǎo)電荷和傳導(dǎo)來(lái)自材料的電荷，例如在催化劑、燃料電池等中；這包括通過(guò)彼此電絕緣的電接觸而選擇性接觸，如上文所述；
[0040]-使多孔材料的接觸成為可能，以向材料傳導(dǎo)熱和傳導(dǎo)來(lái)自材料的熱，例如，如果多孔材料是太陽(yáng)能收集器、熱交換器、冷卻元件等中的中心元件。
[0041]-在第一和第二成分之間產(chǎn)生具有界面性質(zhì)的(與現(xiàn)有技術(shù)相比)深區(qū)域。
[0042]尤其是如果在其中成分至少局部地處于升高的溫度(例如燒結(jié)溫度)下的過(guò)程中弓丨起不可逆轉(zhuǎn)變，則將不僅有深(例如1-1Omm深)的互穿區(qū)域，而且在該區(qū)域內(nèi)，在該過(guò)程期間，將有提高的第一和/或第二成分的原子或分子擴(kuò)散性，導(dǎo)致在原子/分子水平上相應(yīng)地提高的交換。因此，界面效應(yīng)，如在成分之間的邊界處的金屬間相或在界面附近的元素沉淀和/或聚集將在整個(gè)互穿區(qū)域發(fā)生而不是像現(xiàn)有技術(shù)那樣僅在幾個(gè)原子層的薄界面層中發(fā)生。在多個(gè)實(shí)施方案中，其中孔間距離在(引起不可逆轉(zhuǎn)變的處理的)熱處理溫度下與擴(kuò)散過(guò)程的范圍相當(dāng)，則互穿區(qū)域可以作為具有基本上均質(zhì)性質(zhì)的相互擴(kuò)散區(qū)域產(chǎn)生，該區(qū)域的深度與互穿深度大致相當(dāng)。因此，由界面性質(zhì)或沉淀引起的效應(yīng)，如硬化、延展性提高等將比僅依賴表面效應(yīng)的現(xiàn)有技術(shù)中的深度有效得多。
[0043]將該方法所應(yīng)用的令人感興趣的第一類(多孔的第一成分)材料，即基于粉末的泡沫，例如陶瓷泡沫，燒結(jié)。
[0044]其中，在第一子類中，互穿可以任選地已經(jīng)發(fā)生在生坯中(在燒結(jié)前)。
[0045]-在該情況下，第二成分自身可以是陶瓷材料的，即在燒結(jié)/燒制前是熱塑性的。這樣的材料例如以嵌入熱塑性聚合物基體的陶瓷填料的情形存在，例如，已知用于通過(guò)CIM(陶瓷粉末注射成型)制造的部件。
[0046]-供選擇地，第二成分可以是燒結(jié)/燒制后顯示金屬性質(zhì)的材料。例如，第二成分可以包括熱塑性聚合物的基體中的金屬填料。由此，實(shí)現(xiàn)了陶瓷成分和金屬成分之間的緊密連接。
[0047]?應(yīng)用可以包括設(shè)計(jì)用于承受機(jī)械負(fù)載的連接，如軸承。
[0048]?進(jìn)一步的應(yīng)用可以包括具有特定的熱性質(zhì)的連接，例如，熱絕緣(第二成分本身變成陶瓷)或?qū)?例如如果第二成分為金屬)。
[0049]?甚至進(jìn)一步的應(yīng)用可以包括電連接，例如用于向陶瓷體的表面?zhèn)鲗?dǎo)電荷/傳導(dǎo)來(lái)自陶瓷體表面的電荷。
[0050]陶瓷泡沫或生坯可以是固體并具有某種機(jī)械穩(wěn)定性。然而，穩(wěn)定性不足以通過(guò)常規(guī)方法(壓入配合，旋入等)將襯套錨固于其中。此外，注射成型在陶瓷泡沫或生坯的存在下是行不通的。相比之下，根據(jù)本發(fā)明多個(gè)方面的方法提供了將襯套錨固在陶瓷泡沫或錨固在相應(yīng)的生坯中的可能性。(在其近端具有或不具有軸環(huán)的)襯套的不同用途或其連接到另外部件是可能的。針對(duì)襯套而存在的所有可能性是可用的。
[0051]該第一子類的另外的優(yōu)點(diǎn)包括由于生坯中剩余的淌度引起的在界面處的增強(qiáng)的材料交換，導(dǎo)致延長(zhǎng)的和更加緊密的連接。根據(jù)本發(fā)明的方法，在作為第一成分的生坯中導(dǎo)致在燒制或熱處理過(guò)程后的界面擴(kuò)散交換。
[0052]此外，不可逆轉(zhuǎn)變可以引起第二成分的收縮。如果第一成分為生坯，則燒結(jié)/燒制還可以引起第一成分的收縮。為此，收縮效應(yīng)可以通過(guò)材料參數(shù)和幾何結(jié)構(gòu)的適當(dāng)選擇來(lái)彌補(bǔ)。此外，這允許有意地在產(chǎn)生的改性復(fù)合材料中引入期望的應(yīng)力分布。第二成分的收縮可以通過(guò)控制第二成分中的填料的性質(zhì)和填充水平來(lái)控制;類似地，第一成分的收縮可以通過(guò)密度(例如，如果第一成分在不可逆轉(zhuǎn)變過(guò)程中被燒結(jié))、填充水平或其他性質(zhì)來(lái)控制。例如，可能的是有意弓I起使復(fù)合材料穩(wěn)定的壓縮應(yīng)力。
[0053]例如，如果第二成分將是陶瓷(嵌入聚合物基體中的粉末)，則第二成分的粉末密度可以針對(duì)第二成分調(diào)節(jié)，以顯示相對(duì)于自身可以通過(guò)生坯粉末密度和組成來(lái)調(diào)節(jié)的生坯的收縮行為的某種期望的收縮行為。如一般的經(jīng)驗(yàn)法則所述，具有更高的粉末密度的成分將包括不太明顯的收縮。
[0054]在第二子類中，第一成分包括燒制的陶瓷。在該第二子類中，第一成分在互穿后將不經(jīng)歷實(shí)質(zhì)性轉(zhuǎn)變。此外，在該第二子類中，第二成分可以經(jīng)選擇以包括陶瓷、金屬或其他性質(zhì)，并且應(yīng)用包括與第一子類相同的應(yīng)用群組。因此，第二成分的材料可以再次是在燒結(jié)/燒制之前是熱塑性的陶瓷材料，在該情況下將會(huì)有二次燒制。還存在其他選擇，例如，具有金屬填料的熱塑性材料，其中所述熱塑性基體材料在互穿后被碳化。
[0055]第一成分材料的第二類為石墨，例如石墨泡沫或碳/碳復(fù)合材料。針對(duì)第一類(第二子類)的關(guān)于可能的第二成分材料及其應(yīng)用的以上考慮也適用于石墨。特別地，根據(jù)本發(fā)明的方法允許熱接觸、電接觸或機(jī)械地接觸多孔石墨。在已經(jīng)由根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)方面的方法實(shí)施后，第二成分(或至少其熱塑性基體)的材料可以被碳化以及，如果需要的話，被石墨化。其特別令人感興趣的應(yīng)用是用于太陽(yáng)能收集器的中心體。
[0056]在已知的太陽(yáng)能工廠中，有包括將入射陽(yáng)光引導(dǎo)到中心體上的反光鏡或其他導(dǎo)光器的工廠，熱從所述中心體傳導(dǎo)走并用于例如在熱電站發(fā)電。其中，中心體可以經(jīng)受巨大和迅速的溫度變化，例如在太陽(yáng)突然被云遮住的情況下。因此，中心體的材料應(yīng)該能夠:
[0057]-非常好地吸收熱；
[0058]-非常好地導(dǎo)熱；
[0059]-具有耐高溫性和抗熱震性；
[0060]-具有小的熱膨脹;和
[0061]-可通過(guò)非常好地將熱導(dǎo)走的方式固定。
[0062]石墨，尤其是石墨泡沫，滿足除最后一項(xiàng)以外的所有這些條件。
[0063]本發(fā)明現(xiàn)在提供也滿足最后一項(xiàng)的方法，該方法是通過(guò)提供一種將元件(即第二成分熱塑性材料或被導(dǎo)致從固態(tài)到液態(tài)的其他元件，其中后者互穿石墨泡沫的孔并隨后再固化從而使其錨固在石墨泡沫中)固定在石墨中的方法。此外，可以隨后將固定元件改性，例如通過(guò)被碳化和石墨化，以自身變成石墨樣(這可以根據(jù)已知的碳化/石墨化方法)。
[0064]因此，本發(fā)明據(jù)進(jìn)一步的方面涉及太陽(yáng)能或其他輻射能收集裝置，所述裝置包括中心體和至少一個(gè)陽(yáng)光轉(zhuǎn)向器，所述陽(yáng)光轉(zhuǎn)向器配置成將入射陽(yáng)光引導(dǎo)到中心體上，其中中心體包括多孔石墨并進(jìn)一步包括錨固于其中的元件，該元件(這可能包括至少一個(gè)換熱管或具有偶聯(lián)到中心體的熱界面的其他元件)已經(jīng)通過(guò)包括以下步驟的方法固定到多孔石墨:在中心體中提供開(kāi)口，提供固體的、至少部分熱塑性的元件，使用能量沖擊該至少部分熱塑性的元件以引起其至少部分液化，使熱塑性元件的液化部分滲透到開(kāi)口附近的中心體的孔中，以引起這些部分再固化，并且引起熱塑性元件的至少液化的、再固化的部分不可逆轉(zhuǎn)變。特別地，該不可逆轉(zhuǎn)變可以是碳化。
[0065]可能的是向中心體提供尚未碳化的第二成分并確保僅在通過(guò)太陽(yáng)輻射輻射時(shí)碳化。
[0066]尤其令人感興趣的、作為第一成分的材料和第二成分的材料兩者的特殊材料為碳化硅。特別地，由于其耐高熱性，SiC是用于應(yīng)用于熱太陽(yáng)能電力工業(yè)的令人感興趣的材料。
[0067]第一成分材料的第三類為金屬，即金屬泡沫。、
[0068]第二成分材料則可以例如包括金屬填料。在不可逆轉(zhuǎn)變后，由根據(jù)本發(fā)明的過(guò)程產(chǎn)生的連接隨后例如為金屬-金屬轉(zhuǎn)變。第一和第二成分之間的互穿區(qū)域可以調(diào)整以包括令人感興趣的性質(zhì):
[0069]-在一組實(shí)施方案中，可以微調(diào)互穿區(qū)域(通過(guò)選擇材料組成和處理溫度，例如當(dāng)引起不可逆轉(zhuǎn)變時(shí))以處于共熔組成下或顯示金屬間相的性質(zhì)。
[0070]-第二成分的聚合物基體將導(dǎo)致大量可用的元素碳，以及根據(jù)所選擇的聚合物，導(dǎo)致大量的元素氮。還可以使用含有磷或其他形成方法誘導(dǎo)的沉淀的反應(yīng)性元素的基體材料。這可以用于有意地引發(fā)熱誘導(dǎo)擴(kuò)散，該熱誘導(dǎo)擴(kuò)散導(dǎo)致互穿區(qū)域中及附近的第一成分硬化。與現(xiàn)有技術(shù)的表面硬化技術(shù)相比，這不限于數(shù)納米的區(qū)域，而是延伸通過(guò)互穿區(qū)域的整個(gè)深度。
[0071]-類似地，例如對(duì)于半導(dǎo)的第一成分或第二成分的填料，可以實(shí)現(xiàn)深度有效的摻雜，例如通過(guò)由所選擇的摻雜劑材料(如N、P、C等)提供熱塑性聚合物基體。由此，大表面P-N-轉(zhuǎn)變變得可實(shí)現(xiàn)。
[0072]-類似地，可以實(shí)現(xiàn)由不同的材料配對(duì)引起的固態(tài)效應(yīng)，如電化學(xué)電勢(shì)的局部變化(傳感器，電荷產(chǎn)生或電荷分離-電容器，具有大面積活性界面等)。
[0073]第一成分材料的第四類是不均勻材料。在一個(gè)實(shí)例中，第一成分材料可以是二維或三維結(jié)構(gòu)，例如纖維的織物結(jié)構(gòu)，尤其是陶瓷纖維、碳纖維和/或金屬纖維的織物結(jié)構(gòu)。這樣的織物結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成之后設(shè)有基體的預(yù)制產(chǎn)品，如通過(guò)樹(shù)脂浸滲的聚合物基體，或通過(guò)熔體浸滲的金屬基體。這樣的預(yù)成型件可以根據(jù)本發(fā)明的方法設(shè)置(第二成分的)另外的元件，例如襯套，和電接觸、熱接觸等。僅在互穿之后以及可能地還僅在不可逆轉(zhuǎn)變之后，然后是設(shè)有基體的第一成分。
[0074]參照不同種類的第一成分材料，作為應(yīng)用，第二成分可以包括和/或設(shè)有和/或連接到固定和/或連接裝置，例如，金屬襯套/管或SiC或石墨襯套，其在多孔材料與光滑且同時(shí)是固體的沒(méi)有用于機(jī)械固定、熱轉(zhuǎn)變和/或電轉(zhuǎn)變的孔的材料之間提供連接。
[0075]根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)方面的方法的甚至進(jìn)一步的應(yīng)用是提供針對(duì)多孔材料的內(nèi)部瞬間封住的進(jìn)料通孔。
[0076]一般地，轉(zhuǎn)向第二成分材料，已知來(lái)自粉末注射成型(ΡΠΟ的材料構(gòu)成令人感興趣的一類材料，該材料也是可使用的、用于根據(jù)本發(fā)明的方法和裝置的實(shí)施方案第二成分的材料。
[0077]已知來(lái)自P頂?shù)牡谝蛔宇惖牟牧鲜且阎挠糜谔沾勺⑸涑尚?QM)的材料，所述陶瓷注射成型(cno包括微陶瓷注射成型。
[0078]對(duì)此，基體材料(在CIM中稱為“粘合劑”)可以包括不同種類的熱塑性材料，包括蠟，例如聚烯烴蠟、聚甲醛(POM)、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺和聚乙烯醇。陶瓷粉末可以是任何期望的陶瓷的粉末，例如通常的Zr02、Al203、Ti02及其彼此和/或與其他氧化物(氧化釔、氧化鉿等)的混合物，以及已知用于各種應(yīng)用的另外的陶瓷。平均粒徑可以為0.Ιμπι至5μπι，尤其是約0.5μηι-2μηι。關(guān)于用于CIM的材料(原料)的教導(dǎo)可見(jiàn)于W.Bauer等人:“AdvancedMicro and Nanosystems，第3卷(Microengineering of Metals and Ceramics)，第12章，第325-356頁(yè)，特別是第328-333和345-347頁(yè)。
[0079]已知來(lái)自P頂?shù)牡诙宇惖牟牧鲜侨缦挛倪M(jìn)一步討論的已知用于金屬注射成型的材料。
[0080]用于熱塑性基體材料部分的特別適合的材料為聚丙烯腈。進(jìn)一步的適合的材料包括聚_(芳族烴)聚合物，包括多環(huán)芳族烴的聚合物。實(shí)例為基于纖維素/糖的熱塑性聚合物。關(guān)于聚合物碳化的標(biāo)準(zhǔn)的教導(dǎo)可見(jiàn)于Y.N.Sanazov和A.V.Gribano V ,Russian Journal ofApplied Chemistry，2009，第82卷，第473-482頁(yè)以及其中提到的參考文獻(xiàn)。
[0081]在所有方面中，根據(jù)第一種可能性，能量以機(jī)械振動(dòng)(或同義地，振蕩)的形式提供。機(jī)械振動(dòng)能量可以尤其從具有輸出親合面(outcoupling face)的超聲波發(fā)生器親合到第二成分，該輸出親合面(outcoupling face)與第二成分的輸入親合面(incouplingface)接觸。第二成分的材料可以將振動(dòng)能傳輸?shù)脚c第一成分的界面，在所述界面處由于摩擦而有顯著的能量吸收。由此，第二成分的溫度在與第一成分的界面處尤其高，并且液化從該界面開(kāi)始。
[0082]根據(jù)另一種可能性，能量以輻射能的形式提供，例如激光輻射。用于引起用于期望的液化必需的局部加熱的方法包括將電磁輻射耦合到待錨固的裝置部件之一，并設(shè)計(jì)裝置部件以能夠吸收電磁輻射。特別地，第二成分可以基本上對(duì)輻射是可穿透的，而例如第一成分不是。隨后，輻射將主要在與第二成分的界面處被第一成分吸收，通過(guò)該效應(yīng)使第一和第二成分在互穿將發(fā)生處被非常局部地加熱。其中該吸收優(yōu)選地發(fā)生在待液化的固定材料內(nèi)或其緊密鄰近處。優(yōu)選地，使用在可見(jiàn)或紅外頻率范圍內(nèi)的電磁輻射，其中優(yōu)選的輻射源是相應(yīng)的激光。
[0083]不排除其他能量來(lái)源，例如機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)或電阻加熱等。
[0084]適用于包括通過(guò)機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生的摩擦熱使聚合物液化的根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的裝置和方法的機(jī)械振動(dòng)或振蕩具有優(yōu)選地2至200kHz(甚至更優(yōu)選地10至10kHz，或20至40kHz)的頻率和0.2至20W每平方毫米活性表面的振動(dòng)能。振動(dòng)元件(工具，例如超聲波發(fā)生器)例如如此設(shè)計(jì)以使其接觸面主要在元件軸的方向上振動(dòng)(縱向振動(dòng))，并且振幅為I至ΙΟΟμπι，優(yōu)選地為約10至30μηι。轉(zhuǎn)動(dòng)或徑向振動(dòng)也是可能的。
[0085]對(duì)于裝置的具體實(shí)施方案，還可能使用轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)代替機(jī)械振動(dòng)用于產(chǎn)生固定材料的液化所需的所謂的摩擦熱。這樣的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)優(yōu)選地具有ΙΟ’ΟΟΟ至lOO’OOOrpm的速度。
[0086]在本文中描述的可液化的熱塑性材料可以尤其是例如通過(guò)包括至少一種熱塑性組分由機(jī)械振動(dòng)可液化的；當(dāng)被加熱時(shí)，特別是當(dāng)通過(guò)摩擦加熱時(shí)，即，當(dāng)安置在互相接觸的一對(duì)表面(接觸面)處并相對(duì)于彼此振動(dòng)地或旋轉(zhuǎn)地移動(dòng)時(shí)，所述材料變成液體或可流動(dòng)的，其中所述振動(dòng)的頻率為2kHz和200kHz，優(yōu)選地為20至40kHz，且振幅為Ιμπι至ΙΟΟμπι，優(yōu)選地為約10至30μηι。這樣的振動(dòng)例如由已知來(lái)自超聲焊接(ultrasonic welding)的超聲裝置產(chǎn)生。對(duì)于其中機(jī)械振動(dòng)能量必須在第二成分內(nèi)傳輸相當(dāng)大的距離的應(yīng)用，第二成分材料可以具有大于0.5GPa，優(yōu)選地大于IGPa的彈性系數(shù)。(在本文中提到的材料性質(zhì)值一般地是指室溫(23 °C)，除非提及溫度或在本文中另有定義)。
[0087]然而，對(duì)于一些應(yīng)用，熱塑性材料還可以基本上更軟。特別地，如果液化直接發(fā)生在工具和第二成分之間的界面處，則機(jī)械能不必通過(guò)第二成分本身傳輸。因此，在過(guò)程期間及之后(因此還一般地在其使用的溫度，例如室溫下)，其可以比較軟，甚至到蠟狀點(diǎn)。換言之，至少0.5GPa的彈性系數(shù)的優(yōu)點(diǎn)不適用于這些系統(tǒng)或至少在這些系統(tǒng)中是不明顯的。
[0088]對(duì)于其中直接在與振動(dòng)工具的界面處液化是一個(gè)選擇的應(yīng)用，可以使用用于第二成分熱塑性材料的甚至彈性體材料。
[0089]基體材料的具體實(shí)施方案是:聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亞胺、聚酰胺12、聚酰胺11、聚酰胺6、聚酰胺66、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲醛或聚碳酸酯聚氨酯。令人感興趣的可碳化成石墨的材料是聚丙烯腈。
[0090]進(jìn)一步的實(shí)施方案，尤其是包括陶瓷填料的實(shí)施方案是已知適用于(微)-陶瓷注射成型(cno的上述材料。
[0091]甚至進(jìn)一步的實(shí)施方案是例如以上所述的已知適用于碳化/石墨化的熱塑性材料。
[0092]又一類材料是已知適用于微注射成型(ΜΠ0的材料。關(guān)于用于M頂?shù)牟牧系慕虒?dǎo)可見(jiàn)于R.Ruprecht等:“Advanced Micro and Nanosystems，第3卷(Microengineering ofMetals and Ceramics)，第 10章，第253-287頁(yè)，尤其是第271-272頁(yè)。
[0093]甚至另一類的是具有金屬填料且已知適用于(微)-金屬注射成型(ΜΠ0的材料。這些包括熱塑性基體，例如聚甲醛(POM)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)、聚(乙烯醇)(PVA)的熱塑性基體或這些組分的改性形式。填料可以是金屬如不銹鋼、鐵、合金(預(yù)制合金或在與合金粉末的外部混合物)或其他適合的材料的粉末。粒徑通常在0.5μπι至例如20μπι，尤其是Iym- ΙΟμπι的范圍內(nèi)。關(guān)于用于MIM的材料(原料)的教導(dǎo)可見(jiàn)于V.P1tter等人:“Advanced Micro and Nanosystems，第3卷(Microengineering of Metals andCeramics)，第11 章，第289-324頁(yè)，尤其是第293-301 頁(yè)。
[0094]尤其適合用作被(例如陶瓷或金屬)填料填充的基體材料的材料為聚烯烴。
[0095]在熱塑性基體材料的情況下，可以使用根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)方面的方法，即使填料材料占具有熱塑性性質(zhì)的第二成分的材料的多達(dá)80%或85% (體積％)，這使得該方法也適用于不可能用于注射成型的材料。盡管高填充等級(jí)，由于良好的流動(dòng)條件，例如短的流動(dòng)距離、低的流動(dòng)縱橫比、低流動(dòng)速度以及由于缺少流動(dòng)障礙、缺少高縱橫比通道或在擠出機(jī)中像注射成型一樣缺少流動(dòng)性要求，材料仍然能夠很好地流動(dòng)。在注射成型中，進(jìn)一步的障礙例如由澆口等構(gòu)成。
[0096]如果可液化的材料不在振動(dòng)能的幫助下而在電磁輻射的幫助下液化，其可以局部包含能夠吸收具體頻率范圍的輻射(特別是可見(jiàn)或紅外頻率范圍的輻射)的化合物(微?；蚍肿?，例如，磷酸鈣、碳酸鈣、磷酸鈉、氧化鈦、云母、飽和脂肪酸、多糖、葡萄糖或其混合物。
[0097]工具(例如超聲波發(fā)生器)的材料和/或輔助元件的材料可以是在可液化材料的熔融溫度下不熔融的任何材料。特別地，工具和/或輔助元件可以是金屬的，例如鈦合金。優(yōu)選的材料為5級(jí)鈦。該材料除了一般地適用于可錨固的裝置以外具有相當(dāng)?shù)偷臒醾鲗?dǎo)。由于該差的熱傳導(dǎo)，在可液化材料中以及在與引導(dǎo)結(jié)構(gòu)的界面處產(chǎn)生的熔融區(qū)域被快速加熱，而周圍沒(méi)有被加熱到過(guò)高的溫度。用于工具和/或輔助元件的供選擇的材料是其他金屬，如其他鈦合金不銹鋼，低阻尼、耐溫和耐磨的Fe、Ni或Co基合金，陶瓷樣氧化鋯或氧化鋁，氮化硅或碳化硅，或硬塑料如PEEK等。為了最優(yōu)化針對(duì)阻尼行為和粗糙的耐磨性，與磨料，即高度陶瓷或金屬粉末填充的熱塑性材料，直接相互作用的工具的部件可以由陶瓷制成。可能但不必與其組合，延長(zhǎng)的超聲波發(fā)生器軸可以由最低阻尼的金屬合金或無(wú)定形金屬(金屬玻璃)制成。
[0098]附圖簡(jiǎn)述
[0099]在下文中，參照附圖描述了實(shí)施本發(fā)明和實(shí)施方案的方式。附圖大多數(shù)是示意性的。在附圖中，相同的附圖標(biāo)記是指相同或類似的元件。附圖顯示了:
[0100]-圖1a-ι d:在制備不均勻復(fù)合材料的過(guò)程中的步驟；
[0101]-圖2:第二成分；
[0102]-圖3-7:用于引起第一成分被第二成分的材料互穿的供選擇的配置；
[0103]-圖8a_9b:表示在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)和根據(jù)本發(fā)明的方法的相鄰成分之間的轉(zhuǎn)變的方案；
[0104]-圖10:太陽(yáng)能工廠;和
[0105]_圖11:流程圖。
[0106]優(yōu)選實(shí)施方案的描述
[0107]圖1a描繪了具有孔的材料或可以在流體靜壓力下制成孔的材料的第一成分I。第二成分2在描繪的實(shí)例中提供為別針形熱塑性元件。如圖1b中所說(shuō)明的，對(duì)于該過(guò)程，第二成分相對(duì)于第一成分放置。在描繪的配置中，第一成分包括孔，第二成分被引入所述孔內(nèi)。
[0108]之后，通過(guò)適當(dāng)?shù)墓ぞ?，將能量耦合到第二成分。工具3可以例如是超聲波發(fā)生器。通過(guò)能量沖擊，熱塑性材料在與第一成分接觸的地方至少局部地熔融，以使在該工具產(chǎn)生的壓力下一即在圖1b中的雙箭頭所示的方向上壓迫，熱塑性材料互穿第一成分材料。圖1c非常示意性地說(shuō)明了在能量沖擊停止之后和在熱塑性材料再固化之后的設(shè)置。
[0109]引起第一成分被第二成分的材料互穿的步驟的工藝參數(shù)可以例如類似于WO98/42988中描述的方法或WO 00/79137中描述的方法進(jìn)行選擇。
[0110]第一成分被熱塑性材料互穿產(chǎn)生包括第一成分材料和熱塑性材料的不均勻混合物的混合區(qū)域11?；旌蠀^(qū)域11的深度取決于第一成分的性質(zhì)和取決于在互穿過(guò)程期間施加的壓力。通常，混合區(qū)域的深度d將具有Imm-1Omm的數(shù)量級(jí)一對(duì)于具有大孔的開(kāi)放的多孔的第一成分材料，其還可以更大。
[0111]在熱塑性材料的再固化后，如圖1c所示的復(fù)合材料經(jīng)受引起不可逆轉(zhuǎn)變的處理。例如，所述過(guò)程可以包括加熱至高溫一如燒制過(guò)程。由此，可以例如通過(guò)燒焦/熱解或完全燃燒使熱塑性材料經(jīng)歷轉(zhuǎn)變。這可以引起第二成分的收縮。同時(shí)，任選地還有第一成分可以經(jīng)歷不可逆轉(zhuǎn)變。在一個(gè)實(shí)例中，第一成分最初為在所述過(guò)程中被燒制的生坯。在另一個(gè)實(shí)例中，第一成分可以包括可熔融材料的泡沫，如金屬泡沫。此外，第一成分可以經(jīng)歷收縮過(guò)程。如果第一和第二成分的材料參數(shù)如此選擇以使第二成分的收縮被第一成分的收縮過(guò)度補(bǔ)償，則這可以在復(fù)合材料上引起壓縮應(yīng)力，從而機(jī)械地穩(wěn)定復(fù)合材料。更一般地，材料和幾何結(jié)構(gòu)可以如此選擇以使相同或不同的收縮可以引起期望的應(yīng)力分布和最終尺寸。
[0112]在圖1d中，得到的復(fù)合材料在不可逆轉(zhuǎn)變后示出。假設(shè)的是，第一成分I已經(jīng)歷引起其收縮的轉(zhuǎn)變-例如燒結(jié)。箭頭表示復(fù)合材料上的壓縮應(yīng)力。
[0113]示出第二成分2在轉(zhuǎn)變之后具有金屬性質(zhì)。這可以例如由具有嵌入聚合物基體的金屬填料的第二成分產(chǎn)生，其中所述聚合物基體在不可逆轉(zhuǎn)變過(guò)程中被燃燒/碳化。
[0114]因此，示出的實(shí)施方案得到例如陶瓷第一成分I與最終為金屬的第二成分之間的連接，所述連接涉及第一成分被第二成分互穿，互穿區(qū)域11具有約Imm至約1mm的深度;到目前為止這是不太可能的。
[0115]如圖2中示意性地示出，第二成分2由至少在不可逆轉(zhuǎn)變之前具有熱塑性性質(zhì)的材料組成是不必要的。相反，第二成分可以是混合物。在圖2中，示出了第二成分包括芯2，例如金屬或陶瓷芯2或塑料(但不是熱塑性塑料或具有高得多的熔融溫度的熱塑性塑料)芯21和涂層22以及具有熱塑性性質(zhì)的材料的涂層。為了適用于該過(guò)程，該第二成分需要與第一成分接觸或當(dāng)其液化時(shí)可以與第一成分接觸的熱塑性材料。
[0116]圖3和4還顯示互穿步驟的變型，均具有機(jī)械振動(dòng)能。在兩種變型中，與以上教導(dǎo)的實(shí)施方案相反，在該過(guò)程中第二成分未壓在第一成分上，但壓力施加到工具3 (超聲波發(fā)生器)和相對(duì)的元件4之間的第二成分上。由此，該過(guò)程還適用于其中第一成分不適合于承受高機(jī)械負(fù)荷的情況。
[0117]描繪了圖3中的工具3，其具有軸部分3.1和底座部分3.2。軸部分延伸通過(guò)第二成分，并且底座部分(其遠(yuǎn)端朝向輸出耦合面)與第二成分2的遠(yuǎn)端接觸，以使振動(dòng)可以從其后端耦合到第二成分中。
[0118]在圖3的變型中，第二成分2由于其結(jié)構(gòu)一其包括多個(gè)可伸展的并且可以沿著與軸31成圓錐/相對(duì)于軸31傾斜的表面移動(dòng)的元件一在工具3和相對(duì)的元件4之間的第二成分的壓縮引起第二成分橫向擴(kuò)展并被壓在第一成分中的開(kāi)口 1.1的側(cè)壁上。由此，當(dāng)振動(dòng)耦合到該布置時(shí)，在第一成分和第二成分之間的摩擦可以引起或至少輔助熱塑性材料的液化。
[0119]相反地，在圖4的變型中，第一成分I根本不需要被引導(dǎo)的壓力負(fù)載。相反，液化將分別發(fā)生在端面2.1、2.2中的一個(gè)或兩者與工具3和相對(duì)的元件4之間的界面/多個(gè)界面處。注意到在圖4的配置中，工具3和相對(duì)的元件4的作用可以被逆轉(zhuǎn)，S卩，在子變型中，延伸通過(guò)第二成分2并具有遠(yuǎn)端底座的元件可以充當(dāng)相對(duì)的元件，而與第二成分的近端面接觸的管形元件可以耦合至振動(dòng)源并充當(dāng)超聲波發(fā)生器。
[0120]圖5還顯示與圖4的配置相當(dāng)?shù)呐渲?。工具包括軸部分3.1和具有輸出耦合表面3.3的遠(yuǎn)端底座部分3.2，液化發(fā)生在第二成分的輸出親合表面和輸入親合表面2.1的第一界面處。第二成分2的近端面2.2在該過(guò)程中被壓在與相對(duì)的元件4的遠(yuǎn)端面4.1的第二界面上。在該過(guò)程中，該第二界面可以保持固定或可以向遠(yuǎn)端或近端移動(dòng)。
[0121]在液化界面(第一界面)處，第二成分的整個(gè)橫截面被液化。例如，工具的外徑(至少在液化界面的區(qū)域，因此在后方配置中底座部分3.2的外徑)可以經(jīng)選擇以大致對(duì)應(yīng)于初始開(kāi)口 1.1的內(nèi)徑(例如等于或小至多10%或至多5%或至多3%)和/或(大致)等于或大于第二成分的外徑(例如與其對(duì)應(yīng)，或更大，或小至多7%，至多4%或至多2%)。特別地，液化可以如此實(shí)施以使在液化界面處未液化的第二成分的部分不保留在物體中或在區(qū)域工具3移除之后不與其連接。
[0122]因此，圖5的配置是其中互穿導(dǎo)致第一成分被第二成分的材料加強(qiáng)和/或加襯的配置的實(shí)例。特別地，加強(qiáng)和/或加襯可以涉及第一成分的開(kāi)口的壁。
[0123]用于通過(guò)熱塑性材料對(duì)成分進(jìn)行加強(qiáng)和/或加襯的多種方法由與本申請(qǐng)的相同
【申請(qǐng)人】在PCT/CH2013/000102中描述，將其全部?jī)?nèi)容引入本文作為參考。
[0124]在圖3-5中描述的所有實(shí)例是適用于這樣的配置的實(shí)例，在所述配置中最終引起流體靜壓力的力耦合到將能量作為張力(拉力)傳輸?shù)墓ぞ?中。
[0125]圖6還顯示了變型，其中用于互穿的能量不是機(jī)械能而是輻射能。為此目的，將工具3作為光波導(dǎo)提供。輻射能可以例如在第二成分的近端面2.1，在第二成分2內(nèi)或如果第二成分足夠透明，在與相對(duì)的元件4的底座部分4.2的界面處被吸收。
[0126]在圖7的變型中，第二成分2包括非熱塑性材料(或在高得多的溫度下可液化的熱塑性材料)的鞘元件24，其中多個(gè)開(kāi)口 25和熱塑性元件23插入或可插入到鞘元件中。在該過(guò)程中，能量耦合到熱塑性元件中直到熱塑性元件的材料被液化并壓到開(kāi)口 25外。在圖7中，還示出了擠壓過(guò)程中產(chǎn)生的承受機(jī)械負(fù)載的任選的加強(qiáng)層51。
[0127]與圖1a-1d的實(shí)施方案類似，對(duì)于圖2-7的所有配置，不可逆轉(zhuǎn)變將在被熱塑性材料互穿和再固化之后發(fā)生或可能地與其同時(shí)發(fā)生。
[0128]圖8a示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的方法連接到第二成分2的第一成分I。假設(shè)第一和第二成分具有不同的密度和不同的物理性質(zhì)。例如，第二成分可能已經(jīng)與呈液態(tài)的第一成分的表面接觸并隨后冷卻(鑄型)。由于在共同界面的相對(duì)突然的轉(zhuǎn)變，物理量Q將以階梯狀方式作為位置的函數(shù)改變，如圖Sb中示出。該函數(shù)對(duì)位置的導(dǎo)數(shù)將因此包括在界面處非常高的峰。因此，量如溫度變化誘導(dǎo)的應(yīng)力(或例如如果量Q是熱膨脹的系數(shù))可以傾向于在界面處非常大，因此具有不利的影響。類似的考慮適用于其他靈敏的量。
[0129]替代地，如果選擇根據(jù)本發(fā)明的方法，如圖9a所示，將有相當(dāng)大的互穿區(qū)域11。因此，量Q的平均值可以更連續(xù)地變化(圖9b)，并且因此現(xiàn)象如在界面處的應(yīng)力大幅降低。
[0130]圖10顯示了太陽(yáng)能或能量收集裝置。中心體101包括多孔石墨因此是優(yōu)異的吸熱器。多個(gè)固定和導(dǎo)熱元件102被固定到中心體。元件各自包括導(dǎo)熱芯(所述芯可以包括被動(dòng)導(dǎo)熱體或用于傳導(dǎo)流體的裝置)和互穿中心體101的碳化的初始熱塑性材料。裝置還包括多個(gè)將入射陽(yáng)光105引導(dǎo)到中心體上的陽(yáng)光轉(zhuǎn)向器104(主動(dòng)傾斜鏡)。參考號(hào)103表示這樣的設(shè)備，借助所述設(shè)備，將收集的熱引導(dǎo)到例如包括與發(fā)電機(jī)一起用于發(fā)電的渦輪的利用階段。
[0131]圖11所示的流程圖示出了具有通過(guò)本文所述的方法加襯和/或加強(qiáng)的開(kāi)口的陶瓷泡沫的制備。例如，陶瓷泡沫可以是燃料電池的主體，電荷可以從燃料電池的主體傳輸或傳輸?shù)饺剂想姵氐闹黧w上并且因此燃料電池的主體需要電接觸，或用于任何其他應(yīng)用的陶瓷泡沫，例如上文討論的應(yīng)用。
[0132]方法包括通過(guò)引起熱塑性材料的互穿來(lái)加襯/加強(qiáng)初始開(kāi)口，例如圖6所示，而由陶瓷泡沫制成的第一成分在燒制/燒結(jié)生坯前仍然是生坯。例如，可以將生坯直接成型(模塑等)成具有初始開(kāi)口，之后開(kāi)口被加襯和/或加強(qiáng)。由于在本發(fā)明的實(shí)施方案中，除了滲透到孔中的液體的小壓力以外，在液化過(guò)程中沒(méi)有在物體上施加壓力，因此生坯的小尺寸穩(wěn)定性對(duì)此是足夠的。
[0133]在互穿步驟以后，燒制和/或燒結(jié)生坯。由于該原因，必須選擇第二成分的互穿材料以在該過(guò)程期間保持溫度。在描繪的實(shí)施方案中，選擇第二成分材料以使其自身為在硬化之前是熱塑性的陶瓷材料。隨后，在燒制/燒結(jié)過(guò)程中，第二成分材料也同時(shí)燒結(jié)成陶瓷材料。
[0134]在燒制/燒結(jié)過(guò)程后，加強(qiáng)/加襯可以用于將另外的元件(連接元件/電接觸，導(dǎo)熱體)連接到陶瓷體。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種制備不均勻復(fù)合材料的方法，所述方法包括以下步驟: -提供第一成分和第二成分， ?其中所述第一成分是多孔的或當(dāng)在流體靜壓力下時(shí)能夠形成孔， ?以及所述第二成分包括具有熱塑性性質(zhì)的固體， -相對(duì)于所述第一成分放置所述第二成分，并將能量耦合到所述第二成分中以引起所述第二成分的至少部分液化并滲透到所述第一成分的孔中或其他結(jié)構(gòu)中，借以使所述第一成分被所述第二成分的材料互穿以產(chǎn)生復(fù)合材料;和 -引起至少所述第二成分的不可逆轉(zhuǎn)變以產(chǎn)生改性的復(fù)合材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述不可逆轉(zhuǎn)變由復(fù)合材料上的能量輸入引起。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述能量輸入包括復(fù)合材料的熱處理。4.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述不可逆轉(zhuǎn)變包括在第二成分內(nèi)或第一和第二成分之間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。5.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述不可逆轉(zhuǎn)變包括第一成分的材料擴(kuò)散到第二成分中和/或反之亦然。6.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中通過(guò)引起所述第二成分的不可逆轉(zhuǎn)變的相同過(guò)程，也引起所述第一成分的不可逆轉(zhuǎn)變。7.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述第一成分包括生坯，并且其中所述方法包括在互穿步驟后燒制生坯。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述不可逆轉(zhuǎn)變由燒制步驟引起。9.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中將能量耦合到第二成分中包括將機(jī)械振動(dòng)耦合到第二成分中。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中在將能量耦合到第二成分的步驟期間，所述第二成分被夾持在振動(dòng)工具和相對(duì)的元件之間，所述相對(duì)的元件與所述第一成分不同。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中耦合到第二成分中的能量在第二成分和振動(dòng)工具之間的界面處引起熱塑性材料的液化，并且其中夾持力引起液化的熱塑性材料從第二成分和振動(dòng)工具之間移位到第一成分的結(jié)構(gòu)中。12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，還包括移除振動(dòng)工具，其中在移除步驟后，未液化的第二成分沒(méi)有任何部分保留在物體中或連接到物體。13.根據(jù)權(quán)利要求9-12任一項(xiàng)的方法，其中所述振動(dòng)通過(guò)工具耦合到第二成分中，張力在耦合步驟期間作用在所述工具上。14.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述第二成分包括非熱塑性材料的芯或在高于具有熱塑性性質(zhì)的固體的熔融溫度的溫度下可液化的材料的芯。15.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述具有熱塑性性質(zhì)的固體包括熱塑性聚合物的基體和金屬填料。16.根據(jù)權(quán)利要求1-14任一項(xiàng)的方法，其中所述具有熱塑性性質(zhì)的固體包括熱塑性聚合物的基體和陶瓷填料。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述陶瓷填料是生坯。18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述陶瓷填料是燒制的。19.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述第一成分包括陶瓷。20.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述第一成分包括金屬泡沫。21.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述第一成分包括石墨泡沫。22.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中實(shí)施引起所述第一成分被第二成分的材料互穿的步驟，直到產(chǎn)生具有至少Imm的深度的互穿區(qū)。
【文檔編號(hào)】B29C65/00GK105939834SQ201380081556
【公開(kāi)日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2013年12月13日
【發(fā)明人】J·邁爾
【申請(qǐng)人】伍德韋爾丁公司