1.一种碳纤维复合材料颅骨补片,其特征在于:具有三明治结构;由中心至外表依次包括高孔隙率层,低孔隙率层和致密层;
所述高孔隙率层和所述低孔隙率层均由碳纤维复合材料构成,且高孔隙率层相对低孔隙率层的孔隙率高;
所述致密层为pyc涂层+zro2涂层+dlc涂层的复合涂层。
2.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料颅骨补片,其特征在于:
所述高孔隙率层的孔隙率在50%~70%范围内;
所述低孔隙率层的孔隙率在10%~20%范围内。
3.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料颅骨补片,其特征在于:所述致密层的底层为pyc涂层,厚度为5μm~50μm,中间层为zro2涂层,厚度为2μm~10μm,上层为dlc涂层,厚度<200nm。
4.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料颅骨补片,其特征在于:高孔隙率层和低孔隙率层之间设有面孔隙率<5%的碳纤维交织布。
5.根据权利要求4所述的一种碳纤维复合材料颅骨补片,其特征在于:所述碳纤维交织布选自由1k、3k、6k、12k或24k编织而成的平纹、斜纹或缎纹碳纤维布。
6.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料颅骨补片,其特征在于:所述碳纤维复合材料为碳纤维增强碳复合材料、碳纤维增强碳化硅材料或者碳纤维增强碳-碳化硅复合材料。
7.权利要求1~6任一项所述的一种碳纤维复合材料颅骨补片的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
1)将碳纤维布和碳纤维网交叉叠层针刺复合作为中心层,或者采用单一碳纤维网叠层针刺复合作为中心层,再在中心层上下表面均依次设置碳纤维交织布夹层以及碳纤维布和碳纤维网交叉叠层针刺复合外层,得到片状碳纤维预制体;
2)将片状碳纤维预制体片增密基体碳和/或碳化硅,得到片状碳纤维复合材料坯体;
3)在片状碳纤维复合材料坯体上下表面依次沉积pyc涂层、zro2涂层和dlc涂层。
8.根据权利要求7所述的一种碳纤维复合材料颅骨补片的制备方法,其特征在于:增密基体碳和/或基体碳化硅采用化学气相沉积工艺或浸渍-裂解工艺。
9.根据权利要求7所述的一种碳纤维复合材料颅骨补片的制备方法,其特征在于:
所述碳纤维布为1k、3k、6k、12k或24k无纬碳纤维布;
所述碳纤维网的面密度为10g/m2~60g/m2。
10.根据权利要求7所述的一种碳纤维复合材料颅骨补片的制备方法,其特征在于:
所述pyc涂层通过化学气相沉积生成,生成条件:采用气体碳源,在900~1500℃温度下沉积10h~100h;
所述zro2涂层通过电弧离子镀生成,生成条件:真空度为0.5×10-1pa~3×10-1pa;工件负偏压:100v~300v;ar流量:50sccm~120sccm;o2流量:200sccm~400sccm;zr靶材,纯度99wt%;电弧电压:20v~60v;电弧电流:40a~80a;占空比,20%~40%;基材温度:250℃~350℃;沉积时间:10min~60min;
所述dlc涂层通过磁控溅射生成,生成条件:真空度为1×10-1pa~5×10-1pa;工件负偏压:10v~200v;ar流量:50sccm~120sccm;离子源功率:0.5kw~5kw;石墨靶功率,石墨靶纯度99.99wt%:1kw~3kw;加热温度:80℃~200℃;沉积时间:10min~60min;
或者,
所述dlc涂层通过等离子增强化学气相沉积生成,生成条件:真空度为1×10-1pa~5×10-1pa;工件负偏压:10v~200v;ar流量:50sccm~120sccm;离子源功率:0.5kw~5kw;烃类气体流量:10sccm~500sccm;加热温度:80℃~300℃;沉积时间:10min~60min。