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CN118906499A - 复合材料制备方法、复合材料以及电子设备 - Google Patents

复合材料制备方法、复合材料以及电子设备 Download PDF

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CN118906499A CN202411415806.7A CN202411415806A CN118906499A CN 118906499 A CN118906499 A CN 118906499A CN 202411415806 A CN202411415806 A CN 202411415806A CN 118906499 A CN118906499 A CN 118906499A
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Abstract

本发明公开了一种复合材料制备方法、复合材料以及电子设备。该制备方法包括：采用仿真软件对预浸料的成型过程进行仿真分析，以确定容易形成缺陷的敏感区域；根据仿真分析结果，在模具内与所述敏感区域对应的部位外侧设置张紧装置，所述张紧装置用于对所述预浸料的敏感区域进行张紧；将所述预浸料放置于所述模具内，采用张紧装置对所述预浸料进行张紧，并进行热压成型。采用仿真软件能有效地确定预浸料在成型过程中的敏感区域，即容易形成缺陷的区域。通过预先在该区域外的模具上设置张紧装置，并将张紧装置与预浸料连接，能有效地对预浸料进行定位和张紧。

Description

复合材料制备方法、复合材料以及电子设备
技术领域
本发明涉及材料制备技术领域，更具体地，涉及一种复合材料制备方法、复合材料以及电子设备。
背景技术
相关技术中，如图4所示，纤维材料产品在制备过程中，通常制备成预浸料，然后将预浸料在模具中进行模压成型。在制备具有球面结构的产品时，由于球面结构的表观实际面积小于所需预浸料实际面积，故必然会导致在预浸料成型过程中出现余料的情况，而余料受到拉伸或挤压会在产品上形成褶皱，并且随着球面结构纵深的增加，余料形成褶皱的情况也会加重。此外，球面结构在模压成型时将会使得预浸料的纤维发生严重的剪切和弯曲，容易导致预浸料的纤维错位、分离的现象。
因此，需要提供一种新的技术方案，以解决上述技术问题。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种复合材料制备方法、复合材料以及电子设备的新技术方案。
根据本发明的第一方面，提供了一种复合材料制备方法。该制备方法包括：
采用仿真软件对预浸料的成型过程进行仿真分析，以确定容易形成缺陷的敏感区域；
根据仿真分析结果，在模具内与所述敏感区域对应的部位外侧设置张紧装置，所述张紧装置用于对所述预浸料的敏感区域进行张紧；
将所述预浸料放置于所述模具内，采用张紧装置对所述预浸料进行张紧，并进行热压成型。
可选地，所述仿真软件包括Fibersim软件、Ansys软件、Pam-Composite软件中的至少一种。
可选地，所述张紧装置包括预压装置，所述预压装置包括弹性件和与所述弹性件相抵的块状结构，在合模时，所述块状结构与所述模具的另一个模仁相抵或者与位于另一个所述模仁的所述块状结构相抵；
或者,所述张紧装置包括牵引装置，所述牵引装置包括用于夹持预浸料的夹持装置。
可选地，所述将所述预浸料放置于所述模具内，采用张紧装置对所述预浸料进行张紧，并进行热压成型的步骤之前，还包括：
采用仿真软件对所述张紧装置张紧后的所述预浸料的成型过程进行仿真分析，在所述敏感区域的缺陷满足要求的条件下，输出所述张紧装置的参数。
可选地，所述采用仿真软件对预浸料的成型过程进行仿真分析，以确定容易形成缺陷的敏感区域的步骤包括：
对所述预浸料的铺贴过程以及压合过程进行仿真分析。
可选地，所述缺陷包括纤维褶皱、纤维分离、纤维错位中的至少一种。
可选地，所述将所述预浸料放置于所述模具内，采用张紧装置对所述预浸料进行张紧，并进行热压成型的步骤中，
所述预浸料包括热固材料，所述预浸料放置于所述模具的凸模仁和凹模仁之间，并进行模压成型。
可选地，所述模具的温度为100℃-160℃，抽真空时间为100s-300s，成型压力为20kgf/cm2-180kgf/cm2，成型时间为0.5min-5min。
可选地，所述将所述预浸料放置于所述模具内，采用张紧装置对所述预浸料进行张紧，并进行热压成型的步骤中，
所述预浸料包括热塑材料，所述预浸料放置于所述模具的凸模仁和凹模仁之间，并进行模压成型。
可选地，采用红外加热进行模压成型，红外加热温度为300℃-600℃，红外加热时间为10s-100s；所述模具的温度为40℃-200℃，成型压力为20kgf/cm2-180kgf/cm2，成型时间为0.5min-5min。
根据本发明的第二方面，提供了一种复合材料。该复合材料根据本发明所述的复合材料制备方法制备而成。
可选地，所述复合材料的厚度为0.2mm-2mm。
根据本发明的第三方面，提供了一种电子设备。该电子设备包括本发明所述的复合材料。
在本发明实施例中，采用仿真软件能有效地确定预浸料在成型过程中的敏感区域，即容易形成缺陷的区域。通过预先在该区域外的模具上设置张紧装置，并将张紧装置与预浸料连接，能有效地对预浸料进行定位和张紧，从而有效地避免了在模压过程中，由于预浸料的挤压变形、位移而导致的预浸料局部出现纤维褶皱、纤维分离、纤维变形等缺陷。该制备方法的工艺简单，操作容易，复合材料的良品率高。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1是根据本发明实施例的复合材料制备方法的流程图。
图2是根据本发明实施例的张紧装置的示意图。
图3是根据本发明实施例的牵引装置的示意图。
图4是现有技术的复合材料制备方法的示意图。
附图标记说明：
101、凹模仁；102、预浸料；103、预压装置；104、夹持装置。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
根据本发明的一个实施例，提供了一种复合材料制备方法。如图1-图3所示，该制备方法包括：
采用仿真软件对预浸料102的成型过程进行仿真分析，以确定容易形成缺陷的敏感区域；
根据仿真分析结果，在模具内与所述敏感区域对应的部位外侧设置张紧装置，所述张紧装置用于对所述预浸料102的敏感区域进行张紧；
将所述预浸料102放置于所述模具内，采用张紧装置对所述预浸料102进行张紧，并进行热压成型。
在本发明实施例中，该复合材料采用预浸料102进行模压成型。例如，模具包括凸模仁和凹模仁101。凸模仁和凹模仁101与产品的结构相匹配。在模压成型时，预浸料102首先被加热软化；然后，将预浸料102夹紧在凸模仁和凹模仁101之间，在设定压力以及抽真空条件下进行压合。在预浸料102硬化成型后，形成具有设定结构的产品。在产品具有球面结构的情况下，在模压过程中容易预浸料102容易形成纤维褶皱、纤维分离、纤维变形等缺陷。
在该实施例中，在将预浸料102放置于模具内之前，首先采用仿真软件对预浸料102成型过程中的受力、形变情况进行仿真分析。通过仿真分析，确定预浸料102容易形成缺陷的区域。例如，缺陷包括纤维褶皱、纤维分离、纤维变形等。通常纤维褶皱、纤维分离、纤维变形等缺陷的形成是由于预浸料102的面积大于模仁的球形结构的表观面积使预浸料102在模压过程中发生位移。为了解决该技术问题，根据仿真分析结果，在模具内与所述敏感区域对应的部位外侧设置张紧装置，所述张紧装置用于对所述预浸料102的敏感区域进行张紧。例如，张紧装置设置在模具的与产品区域对应的区域以外的部位。需要说明的是，预浸料102包括用于形成产品的产品区域和围绕产品区域设置的非产品区域。换句话说，张紧装置设置在模具的与非产品区域对应的部位。张紧装置可以固定在模具上也可以是与模具可拆卸地连接。
将预浸料102放置到模具内，并与张紧装置连接。例如，张紧装置与预浸料102的非产品区域连接，以对预浸料102进行定位，从而能够有效地避免预浸料102发生位移而形成纤维分离、纤维变形等；并且，张紧装置能够牵拉非产品区域从而能够使预浸料102的至少局部张紧，以避免预浸料102的局部出现余料而形成纤维褶皱。
例如，张紧装置可以独立与预浸料102的非产品区域连接，也可以是张紧装置与模具共同夹持预浸料102的非产品区域。
接下来，通过模具对预浸料102进行模压成型。
在本发明实施例中，采用仿真软件能有效地确定预浸料102在成型过程中的敏感区域，即容易形成缺陷的区域。通过预先在该区域外的模具上设置张紧装置，并将张紧装置与预浸料102连接，能有效地对预浸料102进行定位和张紧，从而有效地避免了在模压过程中，由于预浸料102的挤压变形、位移而导致的预浸料102局部出现纤维褶皱、纤维分离、纤维变形等缺陷。该制备方法的工艺简单，操作容易，复合材料的良品率高。
在本发明的一个实施例中，所述仿真软件包括Fibersim软件、Ansys软件、Pam-Composite软件中的至少一种。
可以采用上述任意一种或多种软件进行仿真分析。在使用时，将模具的参数、预浸料102的参数以及模压成型的工艺参数输入Fibersim软件、Ansys软件和/或Pam-Composite软件中进行仿真。上述软件均能有效地确定预浸料102的敏感区域。
在本发明的一个实施例中，所述张紧装置包括预压装置103，所述预压装置103包括弹性件和与所述弹性件相抵的块状结构，在合模时，所述块状结构与所述模具的另一个模仁相抵或者与位于另一个所述模仁的所述块状结构相抵；
或者，所述张紧装置包括牵引装置，所述牵引装置包括用于夹持预浸料的夹持装置104。
在实施例中，如图2所示，预压装置103能够在预浸料102放置到模具上后对预浸料102的至少局部的非产品区域进行压紧。例如，模具包括凸模仁和凹模仁101。以凹模仁101为例，在凹模仁101的边缘位置设置有安装孔，块状结构位于安装孔内并能沿安装孔滑动，块状结构的局部能够凸出于安装孔的开口，在块状结构的与安装孔的底部之间设置有弹性件，弹性件例如是弹簧、弹片、弹性橡胶件等。弹性件顶持块状结构，以使得块状结构的局部凸出于安装孔的开口。在安装预浸料102时，预浸料102被放置到凹模仁101上。预浸料102的非产品区域覆盖块状结构的凸出部分。在凹模仁101与凸模仁合模时，块状结构与凸模仁的边缘共同夹持预浸料102的非产品区域的至少局部，从而能够张紧预浸料102的至少局部。随着合模的进行，块状结构逐渐缩回至安装孔内。在弹簧的弹力作用下，块状结构与凸模仁对预浸料102的夹紧力逐渐增加。预浸料102为矩形。预压装置103设置在预浸料102相对的两条边或者四条边上。
在其他实施例中，也可以在凸模仁上设置安装孔。在安装孔内设置有弹性件和块状结构。块状结构的局部凸出于安装孔的开口。在合模时，块状结构与凹模仁101的边缘共同夹紧预浸料102的非产品区域。
当然，预压装置103也可以设置有套筒。弹性件和块状结构位于套筒内，以使得预压装置103形成独立的结构。套筒安装在凸模仁和/或凹模仁101的边缘位置。
在上述实施例中，在被夹紧时，预浸料102贴合在凸模仁或者凹模仁101上。当凸模仁或凹模仁101的温度过高时，预浸料102容易被损伤。为了解决该技术问题，在凸模仁和凹模仁101上均设置有安装孔，两个安装孔相对设置。在两个安装孔内均设置有弹性件和块状结构。块状结构的局部凸出于其所在安装孔的开口。这样，在进行合模时，两个块状结构共同挤压预浸料102的非产品区域，从而对预浸料102的至少局部进行张紧。由于两个块状结构均凸出于其所在安装孔的开口，故在夹紧预浸料102的非产品区域时，预浸料102能够相对于凸模仁和凹模仁101悬空设置，而不是贴合在凸模仁或凹模仁101上。这样能有效地避免预浸料102的至少局部被张紧装置张紧时接触温度过高的凸模仁和/或凹模仁101。
如图3所示，牵引装置设置在凸模仁和/或凹模仁101的边缘位置。牵引装置包括夹持装置104。夹持装置104能够夹持预浸料102的非产品区域，从而对预浸料102的敏感区域进行张紧。例如，预浸料102为矩形。夹持装置104设置在预浸料102相对的两条边或者四条边上。当然预浸料102也可以为其他形状，夹持装置104的数量、位置等根据预浸料102的具体形状而定。
在本发明的一个实施例中，所述将所述预浸料102放置于所述模具内，采用张紧装置对所述预浸料102进行张紧，并进行热压成型的步骤之前，还包括：
采用仿真软件对所述张紧装置张紧后的所述预浸料102的成型过程进行仿真分析，在所述敏感区域的缺陷满足要求的条件下，进行热压成型。
在该实施例中，在上述仿真软件中输入张紧装置的参数，并模拟采用张紧装置夹紧预浸料102的非产品区域，然后评估模压过程中，预浸料102的敏感区域是否出现纤维褶皱、纤维分离、纤维变形等缺陷；或者纤维褶皱、纤维分离、纤维变形的程度，以判断张紧装置的种类、位置、数量等是否满足模压成型的要求。在预浸料102无缺陷或者缺陷较小时，判断张紧装置的张紧作用有效。在该条件下，进行模压成型。
在所述敏感区域的缺陷不满足要求的条件下，调整张紧装置的种类、位置、数量等，再对预浸料102进行张紧，以及再次采用仿真软件评估张紧装置的效果，直至张紧装置的种类、位置、数量等满足模压成型的要求，再进行模压成型。
在本发明的一个实施例中，所述采用仿真软件对预浸料102的成型过程进行仿真分析，以确定容易形成缺陷的敏感区域的步骤包括：
对所述预浸料102的铺贴过程以及压合过程进行仿真分析。
在该实施例中，通常预浸料102为多层结构。通过铺贴的方式将多层预浸料102依次层叠在凸模仁或凹模仁101上。在铺贴过程中，不同层预浸料102容易形成纤维褶皱、纤维分离、纤维变形等缺陷。在压合过程中，通过将凸模仁和凹模仁101合模，以将预浸料102进行挤压，在挤压过程中，预浸料102发生形变，从而形成设定结构。在该过程中，在有余料的部位容易形成纤维褶皱。通过对铺贴过程以及压合过程进行仿真分析能有效地确定敏感区域。
在本发明的一个实施例中，所述缺陷包括纤维褶皱、纤维分离、纤维变形中的至少一种。
在该实施例中，纤维褶皱是指预浸料102的纤维在模压过程中由于形成余料而导致的隆起、层叠等。纤维分离是指并列设置的纤维沿垂直于纤维方向移动而分开。纤维变形是指纤维方向偏离初始方向。通过设置张紧装置夹持预浸料102的非产品区域对预浸料102进行张紧能有效地减少甚至消除上述缺陷。
在本发明的一个实施例中，所述将所述预浸料102放置于所述模具内，采用张紧装置对所述预浸料102进行张紧，并进行热压成型的步骤中，
所述预浸料102包括热固材料，所述预浸料102放置于所述模具的凸模仁和凹模仁101之间，并进行模压成型。
在该实施例中，预浸料102包括热固材料和纤维材料。热固材料是指加热后产生化学变化，逐渐固化成型，再受热也不软化的树脂材料。可选地，环氧树脂和酚醛树脂均为热固材料，上述材料的来源广泛，成本低。可以选择其中的一种或者多种材料制备预浸料102。纤维材料选自碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维中的至少一种。例如纤维材料的编织方式可以为单层、单向编织。该预浸料102适用于模压成型，在复合材料制备过程中缺陷少。
可以是，将含有热固材料的预浸料102放置到凸模仁上，采用张紧装置张紧预浸料102后，再将凹模仁101在凸模仁上合模。
也可以是，将含有热固材料的预浸料102放置到凹模仁101上，采用张紧装置张紧预浸料102后，再将凸模仁在凹模仁101上合模。
在本发明的一个实施例中，所述模具的温度为100℃-160℃，抽真空时间为100s-300s，成型压力为20 kgf/cm2-180kgf/cm2，成型时间为0.5min-5min。
在该实施例中，预浸料102被放置到模具的凸模仁上进行热压成型。模具的温度为100℃-160℃，抽真空时间为100s-300s，成型压力20kgf/cm2-180kgf/cm2，成型时间为0.5min-5min。模具的温度过低，则预浸料102不易软化；反之，模具的温度过高，则热固材料容易固化。在该温度范围内，预成型件软化，经过抽真空能有效地排出模具内的气体，从而使得预浸料102充分填充凸模仁和凹模仁101之间的间隙。成型压力过低，容易导致产品的结构疏松，不易达到要求的厚度；成型压力过高则对成型设备的要求高。在上述成型压力下，预浸料102达到设定的厚度，并且成型容易。由于预浸料102包含热固材料，在上述成型时间下，热固材料发生化学反应而固化成型，最终形成具有设定结构的产品。
可选地，模具的温度为100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃等。抽真空时间为100s、150s、200s、250s、300s等。成型压力20kgf/cm2、60kgf/cm2、80kgf/cm2、100kgf/cm2、120kgf/cm2、140kgf/cm2、160kgf/cm2、170kgf/cm2、180kgf/cm2等。成型时间为0.5min、1.0min、1.5min、2.0min、2.5min、3.0min、3.5min、4.0min、4.5min、5min等。上述取值均使得预浸料102能够形成设定的结构，并固化成型。
在本发明的一个实施例中，所述将所述预浸料102放置于所述模具内，采用张紧装置对所述预浸料102进行张紧，并进行热压成型的步骤中，
所述预浸料102包括热塑材料，所述预浸料102放置于所述模具的凸模仁和凹模仁101之间，并进行模压成型。
在该实施例中，预浸料102包括热塑材料和纤维材料。热塑材料是指加热后软化，冷却后硬化的树脂材料。可选地，聚丙烯、尼龙、聚碳酸酯、聚醚醚酮均为热塑材料，可以选择其中的一种或者多种材料制备预浸料102。纤维材料例如是碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维中的至少一种。纤维材料编织成单向带、平纹、斜纹或缎纹。该预浸料102适用于预成型和模压成型，在复合材料制备过程中缺陷少。
可以是，将含有热塑材料的预浸料102放置到凸模仁上，采用张紧装置张紧预浸料102后，再将凹模仁101在凸模仁上合模。
也可以是，将含有热塑材料的预浸料102放置到凹模仁101上，采用张紧装置张紧预浸料102后，再将凸模仁在凹模仁101上合模。
在本发明的一个实施例中，采用红外加热进行模压成型，红外加热温度为300℃-600℃，红外加热时间为10s-100s；所述模具的温度为40℃-200℃，成型压力为20kgf/cm2-180kgf/cm2，成型时间为0.5min-5min。
在该实施例中，采用红外加热的方式进行模压成型。红外加热能够在预浸料102位置直接加热，而不需要对模具本身进行加热，也就是说，模具可以保持较低的温度，这样在模压成型结束后，可以使得预浸料102迅速降温，以使得产品硬化，从而减少了对产品进行散热的时间。红外加热的方式尤其适用于热塑材料，在热塑材料模压成型后能够迅速硬化，从而成型。如果采用对模具直接加热的方式模压成型，由于模具冷却需要的时间较长，故热塑材料模压成型后的硬化需要的时间较长。红外加热温度过高和/或加热时间过长，则对预浸料102容易造成损伤；反之，红外加热温度过低和/或加热时间过短，则预浸料102不易软化。红外加热温度为300℃-600℃，红外加热时间为10s-100s，在该范围内既能保证预成型件软化，又能避免预成型件由于温度过高导致的预浸料102损伤。模具的温度为40℃-200℃，在该范围内，在红外加热结束后，预成型件能迅速降温，以保持设定结构。成型压力为20kgf/cm2-180kgf/cm2，成型时间为0.5min-5min。在上述范围内，在上述成型压力和成型时间下，预浸料102能达到设定的厚度，并保持各个部分的厚度均匀。
可选地，红外加热温度为300℃、400℃、500℃、600℃等，红外加热时间为10s、20s、30s、40s、50s、60s、70s、80s、90s、100s等。所述模具的温度为40℃、60℃、80℃、100℃、120℃、140℃、160℃、180℃、200℃等。成型压力为20kgf/cm2、40kgf/cm2、60kgf/cm2、80kgf/cm2、100kgf/cm2、120kgf/cm2、140kgf/cm2、160kgf/cm2、180kgf/cm2等。成型时间为0.5min、1.0min、1.5min、2.0min、2.5min、3.0min、3.5min、4.0min、4.5min、5min等。上述取值均能使得产品形成设定的结构，并减少加工制备的时间。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种复合材料。该复合材料根据本发明所述的复合材料制备方法制备而成。
该复合材料具有成型精度高，结构稳定，良品率高的特点。
在本发明的一个具体实施例中，所述复合材料的厚度为0.2mm-2mm。例如，复合材料的厚度为0.2mm、0.4mm、0.6mm、0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.4mm、1.6mm、1.8mm、2mm等。上述厚度均满足电子设备轻薄化的要求。并且该复合材料的外观状态良好，无纤维褶皱、纤维分离、纤维变形等不良外观现象。
根据本发明的又一个实施例，提供了一种电子设备。该电子设备包括本发明所述的复合材料。
可选地，电子设备为电脑、手机、手表、电视机、音箱、AR设备、VR设备等。例如，该复合材料用于制备电子设备的壳体。本发明的电子设备还至少包括上述实施例的全部有益效果。
下面结合具体实施例和对比例对根据本发明实施例的复合材料制备方法以及复合材料进行详细说明，值得理解的是，下面描述仅是示例性的，而不是对本发明的具体限制。
实施例1
预浸料102包括碳纤维和热固材料，其中，碳纤维的直径为0.3mm，并且按照0°、90°、90°、0°的纤维方向进行铺层。热固材料为环氧树脂。
采用Fibersim软件和Pam-Composite软件进行仿真，以分析预浸料102铺贴过程和压合过程中产生的纤维褶皱、纤维分离及纤维变形等缺陷的程度及分布。根据仿真分析的结果在模具（例如凸模仁）的与预浸料102的非产品区域对应的位置设置块状结构以及弹簧。将预浸料102放置于模具中，块状结构与凹模仁101对预浸料102的非产品区域进行挤压，以张紧预浸料102。接下来，进行合模，模具温度为130℃，抽真空时间为150s，模压成型压力30kgf/cm2，模压成型时间为3min。最终得到具有设定结构的产品。
实施例2
预浸料102包括玻璃纤维和热固材料，其中，玻璃纤维的直径为0.5mm，并且纤维编织方式为平纹。热固材料为环氧树脂。
采用Fibersim软件和Pam-Composite软件进行仿真，以分析预浸料102铺贴过程和压合过程中产生的纤维褶皱、纤维分离及纤维变形等缺陷的程度及分布。根据仿真分析的结果在模具（例如凸模仁）的与预浸料102的非产品区域对应的位置设置块状结构以及弹簧。将预浸料102放置于模具中，块状结构与凹模仁101对预浸料102的非产品区域进行挤压，以张紧预浸料102。接下来，进行合模，模具温度为130℃，抽真空时间为150s，模压成型压力30kgf/cm2，模压成型时间为3min。最终得到具有设定结构的产品。
实施例3
预浸料102包括碳纤维和热塑材料，其中，碳纤维的直径为0.3mm，并且纤维编织方式为平纹。热塑材料为透明聚碳酸酯。
采用Fibersim软件和Pam-Composite软件进行仿真，以分析预浸料102铺贴过程和压合过程中产生的纤维褶皱、纤维分离及纤维变形等缺陷的程度及分布。根据仿真分析的结果在模具（例如凸模仁）的与预浸料102的非产品区域对应的位置设置块状结构以及弹簧。将预浸料102放置于模具中，块状结构与凹模仁101对预浸料102的非产品区域进行挤压，以张紧预浸料102。接下来，进行合模，模具温度为90℃，采用红外加热进行塑化，红外加热温度为400℃，加热时间为1min。模压成型压力100kgf/cm2，模压成型时间为1min。最终得到具有设定结构的产品。
实施例4
预浸料102包括玻璃纤维和热塑材料，其中，玻璃纤维的直径为0.5mm，并且纤维编织方式为平纹。热塑材料为透明聚碳酸酯。
采用Fibersim软件和Pam-Composite软件进行仿真，以分析预浸料102铺贴过程和压合过程中产生的纤维褶皱、纤维分离及纤维变形等缺陷的程度及分布。根据仿真分析的结果在模具（例如凸模仁）的与预浸料102的非产品区域对应的位置设置块状结构以及弹簧。将预浸料102放置于模具中，块状结构与凹模仁101对预浸料102的非产品区域进行挤压，以张紧预浸料102。接下来，进行合模，模具温度为90℃，采用红外加热进行塑化，红外加热温度为400℃，加热时间为1min。模压成型压力100kgf/cm2，模压成型时间为1min。最终得到具有设定结构的产品。
对比例1
预浸料102包括碳纤维和热固材料，其中，碳纤维的直径为0.3mm，并且按照0°、90°、90°、0°的纤维方向进行铺层。热固材料为环氧树脂。将铺层得到的预浸料102放置于模具的凹模仁101上，进行模压成型，模具的温度为130℃，抽真空时间为150s，模压成型压力30kgf/cm2，模压成型时间为3min。
对比例2
预浸料102包括碳纤维和热固材料，其中，碳纤维的直径为0.5mm，并且纤维编织方式为平纹。热固材料为环氧树脂。将铺层得到的预浸料102放置于模具的凹模仁101上，进行模压成型，模具温度为130℃，抽真空时间为150s，模压成型压力30kgf/cm2，模压成型时间为3min。
对比例3
预浸料102包括碳纤维和热塑材料，其中，碳纤维的直径为0.3mm，并且纤维编织方式为单向带。热塑材料为透明聚碳酸酯。将铺层得到的预浸料102放置于模具的凹模仁101上，进行模压成型，模具温度为90℃，采用红外加热进行塑化，红外加热的温度为400℃，加热时间为1min，进行模压成型，模压成型的压力为100kgf/cm2；模压成型时间为1min。
对比例4
预浸料102包括玻璃纤维和热塑材料，其中，玻璃纤维的直径为0.5mm，并且纤维编织方式为平纹。热塑材料为透明聚碳酸酯。将铺层得到的预浸料102放置于模具的凹模仁101上，进行模压成型，模具温度为90℃，采用红外加热进行塑化，红外加热的温度为400℃，加热时间为1min，进行模压成型，模压成型的压力为100kgf/cm2；模压成型时间为1min。
实施例和对比例的产品表观状态结果见表1。
表1-实施例和对比例的产品表观状态对比表
由表1可见，实施例1-4采用本发明的制备方法制备得到的复合材料产品表观光亮，无纤维褶皱、分离、变形等不良外观现象。然而，对比例1-4的制备方法制备得到的复合材料产品表观粗糙，部分存在纤维褶皱、分离、变形现象，不满足外观要求。这表明，采用仿真软件能有效地确定预浸料102在成型过程中的敏感区域，即容易形成缺陷的区域。通过预先在该区域外的模具上设置张紧装置，并将张紧装置与预浸料102连接，能有效地对预浸料102进行定位和张紧，从而有效地避免了在模压过程中，由于预浸料102的挤压变形、位移而导致的预浸料102局部出现褶皱、错位等缺陷。该制备方法的工艺简单，操作容易，复合材料的良品率高。
以实施例1和对比例1的制备方法制备的复合材料为例。实施例1的制备方法在将预浸料102放置于模具内之前，首先采用仿真软件对预浸料102成型过程中的受力、形变情况进行仿真分析。通过仿真分析，确定预浸料102容易形成缺陷的区域。采用仿真软件能有效地确定预浸料102在成型过程中的敏感区域，即容易形成缺陷的区域。通过预先在该区域外的模具上设置张紧装置，并将张紧装置与预浸料102连接，能有效地对预浸料102进行定位和张紧，从而有效地避免了在模压过程中，由于预浸料102的挤压变形、位移而导致的预浸料102局部出现纤维褶皱、纤维分离、纤维变形等缺陷。因此，实施例1的复合材料的表面光亮，无纤维褶皱、分离、变形等不良外观现象。对比例1的制备方法在预浸料102成型过程中出现余料的情况，而余料受到拉伸或挤压会在产品上形成纤维褶皱、分离、变形。
上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (13)

1.一种复合材料制备方法，其特征在于，包括：
采用仿真软件对预浸料的成型过程进行仿真分析，以确定容易形成缺陷的敏感区域；
根据仿真分析结果，在模具内与所述敏感区域对应的部位外侧设置张紧装置，所述张紧装置用于对所述预浸料的敏感区域进行张紧；
将所述预浸料放置于所述模具内，采用张紧装置对所述预浸料进行张紧，并进行热压成型。
2.根据权利要求1所述的复合材料制备方法，其特征在于，所述仿真软件包括Fibersim软件、Ansys软件、Pam-Composite软件中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的复合材料制备方法，其特征在于，所述张紧装置包括预压装置，所述预压装置包括弹性件和与所述弹性件相抵的块状结构，在合模时，所述块状结构与所述模具的另一个模仁相抵或者与位于另一个所述模仁的所述块状结构相抵；
或者,所述张紧装置包括牵引装置，所述牵引装置包括用于夹持预浸料的夹持装置。
4.根据权利要求1所述的复合材料制备方法，其特征在于，所述将所述预浸料放置于所述模具内，采用张紧装置对所述预浸料进行张紧，并进行热压成型的步骤之前，还包括：
采用仿真软件对所述张紧装置张紧后的所述预浸料的成型过程进行仿真分析，在所述敏感区域的缺陷满足要求的条件下，进行热压成型。
5.根据权利要求1所述的复合材料制备方法，其特征在于，所述采用仿真软件对预浸料的成型过程进行仿真分析，以确定容易形成缺陷的敏感区域的步骤包括：
对所述预浸料的铺贴过程以及压合过程进行仿真分析。
6.根据权利要求1所述的复合材料制备方法，其特征在于，所述缺陷包括纤维褶皱、纤维分离、纤维错位中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的复合材料制备方法，其特征在于，所述将所述预浸料放置于所述模具内，采用张紧装置对所述预浸料进行张紧，并进行热压成型的步骤中，
所述预浸料包括热固材料，所述预浸料放置于所述模具的凸模仁和凹模仁之间，并进行模压成型。
8.根据权利要求7所述的复合材料制备方法，其特征在于，所述模具的温度为100℃-160℃，抽真空时间为100s-300s，成型压力为20 kgf/cm2-180kgf/cm2，成型时间为0.5min-5min。
9.根据权利要求1所述的复合材料制备方法，其特征在于，所述将所述预浸料放置于所述模具内，采用张紧装置对所述预浸料进行张紧，并进行热压成型的步骤中，
所述预浸料包括热塑材料，所述预浸料放置于所述模具的凸模仁和凹模仁之间，并进行模压成型。
10.根据权利要求9所述的复合材料制备方法，其特征在于，采用红外加热进行模压成型，红外加热温度为300℃-600℃，红外加热时间为10s-100s；所述模具的温度为40℃-200℃，成型压力为20kgf/cm2-180kgf/cm2，成型时间为0.5min-5min。
11.一种复合材料，其特征在于，根据权利要求1-10中的任意一项所述的复合材料制备方法制备而成。
12.根据权利要求11所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料的厚度为0.2mm-2mm。
13.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求11或12所述的复合材料。
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