[发明专利]一种金属-高熵合金多层膜中空微点阵材料制备方法

说明书

本发明属于复合点阵材料设计制备技术领域，且公开了一种金属‑高熵合金多层膜中空微点阵材料制备方法，具体操作步骤如下：步骤1：在CAD软件建立微点阵材料模型，将CAD文件转成STL格式文件，并将其导入3D的打印设备，利用快速成型技术加工聚合物掩模。本发明所制备的结构可设计性强；得到金属/高熵合金多层膜中空微点阵材料的成本低廉，方法简便、易行，可通过控制溅射时间控制膜层厚度，可实现了管壁厚度在50nm～20μm之间的调控；本发明所制备的微点阵材料具有突出强度和韧性，缓解了传统材料强度和韧性突出的矛盾问题；本发明使用的磁控溅射技术，相对于其他沉积方法，材料选着范围广(金属、高熵合金)，膜层均匀性和结合性较好。

技术领域

本发明属于复合点阵材料设计制备技术领域，具体为一种金属-高熵合金多层膜中空微点阵材料制备方法。

背景技术

目前，点阵材料因其同时具有轻质、高承载、高强韧、隔声、传热、电磁屏蔽等多功能性性能而成为实现结构-功能一体化的理想材料。然而，随着超级电容器电极、电池电极、生物骨架以及催化剂载体等微小功能器件朝着更轻、更小的方向不断发展，宏观尺度的点阵材料已经无法满足以上性能需求。近些年来，逐渐兴起的微点阵材料因具有多尺度(从纳米跨度到厘米)使其具有优异的力学性能、高度的可设计性以及超乎寻常的多功能性，这些特点为上述微小器件的轻量化及多功能性设计提供了更大的空间。

高熵合金具有独特的结构、新颖的合金设计理念以及优异的综合性能，诸如高强度、高硬度、优异的耐蚀性和热稳定性、突出的的抗疲劳强度及断裂强度等，引起了大家广泛的关注。研究表明，材料的结构决定性能，对于面心立方结构的高熵合金，它往往表现出大塑性、低强度的特点，这在一定程度上限制了它的实际应用。所以，面心立方高熵合金的强化是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属-高熵合金多层膜中空微点阵材料制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种金属-高熵合金多层膜中空微点阵材料制备方法，具体操作步骤如下：

步骤1：在CAD软件建立微点阵材料模型，将CAD文件转成STL格式文件，并将其导入3D的打印设备，利用快速成型技术加工聚合物掩模；

步骤2：将聚合物模板放入丙酮中超声清洗10～25min，去离子水中超声清洗10～25min，乙醇中超声清洗10～25min，自然干燥；

步骤3：磁控溅射技术在聚合物掩模上依次沉积金属、高熵合金多层膜；

步骤4：利用化学侵蚀或高温烧蚀方法去除光敏树脂掩模，获得金属/高熵合金多层膜中空微点阵材料；

步骤5：金属/高熵合金多层膜中空微点阵材料热在100～600℃条件下热处理1～3h。

优选的，所述步骤1中微点阵材料掩模构型下列任意一种：八面体、边心立方体、面心立方体、金刚石正方体、菱形十二面体、螺旋二十四面体结构。

优选的，所述步骤1中所选用的材料为光敏树脂，快速成型技术为光固化立体成型技术、数字光处理技术，光固化立体成型技术工艺参数为：紫外线激光扫描速度：扫描间距0.1～0.6mm，光斑补偿直径0.1～0.3mm，层间等待时间1～5s，工作台提升速度1～10mm/s；数字光处理技术工艺参数为：投影分辨率768X480，投影光波段300～500nm，切片厚20～100μm，每层曝光时间1～10s，工作台提升时间1～5s。

优选的，所述步骤1中微点阵掩模相对密度为1～15％，单元杆径为0.1～0.5mm。

优选的，所述步骤3中金属/高熵合金多层膜为金属、高熵合金多层膜交替叠加，膜层厚50nm～20μm。