1.一种仿生复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)将生物可降解基质材料、增强材料、增塑剂混合,然后放入挤出机中,挤出得到热塑性母粒;(2)将所述热塑性母粒置于热压机中,熔融;(3)将辊轴置于所述热压机喷头的下方,所述辊轴旋转运动,从所述热压机的喷头挤出熔融的热塑性材料,使挤出的所述热塑性材料的头部粘附在所述辊轴上,尾部置于所述热压机喷嘴内部,在所述辊轴的旋转带动下,熔融的热塑性材料被拉伸成热塑性材料丝,缠绕在所述辊轴上;所述热压机沿着所述辊轴的轴向做匀速运动,使得所述热塑性材料丝在所述辊轴上均匀分布,得到热塑性材料层;(4)对所述热塑性材料层进行固化处理;(5)重复步骤(3)和(4),通过所述热压机的往复运动,在所述辊轴上铺排多层重叠的热塑性材料层,其中,每层热塑性材料层中的增强材料取向一致;(6)将多层热塑性材料层从所述辊轴上取下,进行热压,得到仿生复合材料。
2.根据权利要求1所述的仿生复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中,所述生物可降解基质材料包括淀粉、蛋白质、聚乳酸中的至少一种;优选地,所述淀粉包括玉米淀粉、马铃薯淀粉、小麦淀粉中的至少一种;和/或,所述增强材料包括微晶纤维素;所述微晶纤维素来源于木材、棉花、亚麻中的至少一种;优选地,所述微晶纤维素的长径比大于5;和/或,所述增塑剂包括甘油、环氧油酸酯、糖基聚酯中的至少一种;和/或,所述生物可降解基质材料、增塑剂、增强材料的质量比为1:0.35-0.45:0.05-0.1;和/或,所述步骤(1)中,还添加水,将生物可降解基质材料、水、增强材料、增塑剂混合,然后放入挤出机中,挤出得到热塑性母粒;所述生物可降解基质材料、水、增塑剂、增强材料的质量比为1:0.6-0.8:0.35-0.45:0.05-0.1;和/或,所述增强材料在混合前先进行烘干处理;和/或,所述增强材料的含水率在5%以下。
3.根据权利要求1所述的仿生复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中,将生物可降解基质材料、增强材料、增塑剂混合后进行静置,然后再放入挤出机中;所述静置的时间为40-45h;和/或,所述挤出的温度为150-180℃,所述挤出机的挤压速度为5-15rpm。
4.根据权利要求1所述的仿生复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中,所述热压机的内部温度为140-180℃。
5.根据权利要求1所述的仿生复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中,所述热压机内部的压杆下压,将熔融的热塑性材料从热压机的喷头挤出,所述压杆下压的压力大小为F,热压机喷头处熔融的热塑性材料的单位时间挤出量为Q,F与Q的关系如下:Q∝C 1 F(1)其中,C 1 为与热压机内壁和喷嘴的界面面积相关的常数。
6.根据权利要求1所述的仿生复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中,热压机喷头处熔融的热塑性材料的单位时间挤出量为Q,所述辊轴的直径为D 0 ,辊轴的转速为n,辊轴的线速度为V 1 ,在辊轴的旋转带动下,熔融的热塑性材料被拉伸成直径为D 1 的热塑性材料丝,热压机喷头与辊轴之间的高度差为H;Q、D 0 、n与D 1 的关系如下:Q=πD 0 *n*π(D 1 /2) 2 (2);辊轴上热塑性材料丝的直径D 1 由H、V 1 和热塑性材料的力学性能常数C 2 决定:D 1 ∝C 2 /HV 1 (3)。
7.根据权利要求1所述的仿生复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(4)中,通过强制制冷的方式进行固化;优选地,所述强制制冷采用风冷;所述风冷采用冷风机鼓风。
8.根据权利要求1所述的仿生复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(5)中,每层热塑性材料层中增强材料与辊轴轴线的夹角为α 0 ,相邻热塑性材料层中的增强材料之间的夹角为α,所述热压机匀速运动的速度为V,α 0 与V,所述辊轴的转速n相关,公式如下:α 0 ∝V/n(4)。
9.根据权利要求1所述的仿生复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(6)中,所述热压的温度为100-140℃;和/或,所述热压的压力为0.2-0.3MPa;和/或,所述热压的时间为10-15min。
10.一种仿生复合材料,其特征在于,采用权利要求1-9任一项所述的制备方法制备得到。