赋予中间层导电性的方法、复合材料及其制造方法技术

本发明专利技术涉及赋予中间层导电性的方法、复合材料及其制造方法。公开了一种赋予中间层材料导电性的方法。在一个非限制性实例中，该方法包括由至少一层热塑性纤维织物形成中间层材料。该方法还包括：使用大气压等离子体处理中间层材料的表面，使得中间层材料的表面经受表面活化。此外，该方法包括在中间层材料的表面上沉积导电材料层，使得导电材料增加中间层材料的导电性。

Methods, composite materials and manufacturing methods for conducting electrical conductivity in the middle layer

The present invention relates to a method for endowing electrical conductivity in the middle layer, a composite material and a manufacturing method. A method of giving conductivity to the intermediate layer material is disclosed. In a non restrictive example, the method includes the formation of intermediate layer materials from at least one layer of thermoplastic fabric. The method also includes the use of atmospheric pressure plasma to treat the surface of the intermediate layer material, so that the surface of the intermediate layer material is subjected to surface activation. In addition, the method includes depositing the conductive material layer on the surface of the intermediate layer material so that the conductive material increases the conductivity of the intermediate layer material.

【技术实现步骤摘要】
赋予中间层导电性的方法、复合材料及其制造方法
本公开一般涉及热塑性塑料，更具体地，涉及改性的热塑性塑料，以便提高电性能。
技术介绍
交通工具和机器(诸如飞机)的部件被设计为承受各种苛刻的操作条件。在一些情况下，在许多飞机组件和系统中使用增强复合材料，因为复合材料显示出抵抗诸如雷击的极端充电的恢复力。飞机中使用的复合材料通常沿材料表面导电。结果，大部分电流和电荷沿着复合材料的导电表面消散。然而，一些复合材料包括不导电的内部热塑性颗粒、层或其它这样的内部材料。在一些情况下，热塑性层在充电之后保持并积聚不期望的电流和/或电荷。因此，需要具有增加的导电性的热塑性层，其能够在充电之后从热塑性层使电流和电荷消散，同时保持复合材料提供的结构强度和提高的耐冲击性。
技术实现思路
根据本公开的一个方面，公开了一种赋予中间层材料导电性的方法。在一些实例中，该方法包括由至少一层热塑性纤维织物形成中间层。此外，该方法还包括使用大气压等离子体处理中间层材料的表面，使得中间层材料的表面经受表面活化。此外，该方法包括在中间层材料的表面上沉积导电材料层，使得导电材料增加中间层材料的导电性。根据本公开的另一方面，公开了一种制造包含具有导电性的中间层的复合材料的方法。该方法包括由中间层材料形成多个中间层，并用大气压等离子体处理多个中间层的每个中间层，使得多个中间层的每个中间层的表面经受表面活化。此外，该方法还包括在多个中间层的每个中间层的表面上沉积导电层，使得导电层增加多个中间层的导电性。此外，该方法包括由增强材料的纤维形成多个增强层，并且在多个增强层之间交替设置每个在表面上具有导电层的多个中间层。此外，该方法包括将多个增强层和多个中间层耦接在一起。该方法还包括用基质材料浸入多个增强层和多个中间层，并固化基质材料，使得多个中间层的导电性提高了复合材料的导电性。根据本公开的另一方面，公开了一种具有导电性的复合材料。复合材料包括多个中间层，每个中间层由热塑性纤维织物层形成并且多个中间层的每个中间层的表面用大气压等离子体处理，使得多个中间层的每个中间层的表面经受表面活化。此外，复合材料还包括沉积在多个中间层的每个中间层的表面上的导电层，使得导电层增加多个中间层的每个中间层的导电性。多个增强层由增强材料的纤维形成，其中，在表面上具有导电层的多个中间层的每个中间层交替地设置在多个增强层之间，其中，多个增强层与多个中间层耦接在一起。该复合材料还包括浸入到多个增强层和多个中间层中的基质材料，其中，基质材料被固化，使得多个中间层的导电性提高复合材料的导电性。本文公开的特征、功能和优点可以在各种实施例中独立地实现，或者可以在其他实施例中组合，参考以下描述和附图可以更好地理解其细节。附图说明图1是根据本公开构造的示例性交通工具的透视图；图2是根据本公开的一个实施例的示例性复合材料的截面图；图3A是示出本公开的中间层纤维的一个示例性实施例的截面图；图3B是本公开的中间层纤维的另一示例性实施例的截面图；图3C是本公开的中间层纤维的另一示例性实施例的截面图；图4是根据本公开的一个实施例的示例性复合材料的透视图；图5是根据本公开的一个实施例的用预成型模具形成的复合层压结构的截面图；图6是根据本公开的一个实施例处理的中间层材料的示意图；图7是根据本公开的另一个实施例处理的中间层材料的示意图；图8是示出根据本公开的实施例的用于处理中间层的方法的流程图；以及图9是示出了根据本公开的实施例的形成包含有图8的处理的中间层的复合层压结构的方法的流程图。应当理解，附图不一定按比例绘制，并且所公开的实施例以图表式地、图示地、并且在一些情况下以局部视图示出。在某些情况下，对于公开的方法和装置的理解的不必要的细节或使其他细节难以察觉的细节可以被省略。应当进一步理解，以下详细描述仅仅是示例性的，并不意图限制其应用或用途。因此，尽管本公开是为了在说明性实施例中仅描绘和描述的方便的说明，但是本公开可以在许多其他实施例中以及在本文未示出或描述的各种系统和环境中实现。具体实施方式参考图1，示出了交通工具20。虽然交通工具20的一个非限制性示例是飞机，但是应当理解，本公开也适用于其他类型的交通工具和机器，诸如但不限于船舶、建筑设备和电力发电机。在一些实施例中，交通工具20或飞机配置有机体(airframe)22，其包括机身(fuselage)24、多个机翼26、尾部28以及交通工具20的其它这样的组件和系统。另外，一个或多个推进单元30耦接到每个机翼26的下侧，以便在行进方向上推动交通工具20。然而，推进单元30的其它附接位置和构造是可能的。此外，每个机翼26沿着机身24的大致中心部分附接，并且机翼26朝向交通工具20的尾部部分28或机尾部分扫过。此外，在一些实施例中，交通工具20的组件、系统和其他部件在运行期间暴露于诸如但不限于极端温度变化、高和/或低湿度、充电和/或放电、机械振动、空气传播的颗粒、碎片和遇到的其他这样的情况的环境条件。因此，在一些实施例中，用于制造机身24、机翼26、尾部28、推进单元30和其它这样的组件和系统的材料和其它部件被配置成使得它们能够承受热膨胀和/或收缩、增加的湿度水平、充电、机械冲击和其它这样的条件。前往图2和图4，示出了用于制造或以其他方式构造交通工具20的组件和系统的复合材料32的一个实施例。在一个非限制性实例中，复合材料32是由一个或多个增强层34和一个或多个中间层36组成的多个交替层构成的织物。在一个实施例中，增强层34和中间层36堆叠或以其他方式布置，使得中间层36的一层位于两个增强层34之间(即，夹持)。例如，复合材料32被形成为起始于位于底部的增强层34的材料的堆叠。中间层36位于底部增强层34的顶部上，并且另一个增强层34位于中间层36的顶部上。因此，一些实施例重复这一堆叠模式以产生期望厚度的复合材料32。此外，在一些实施例中，在复合材料32的构建(buildup，堆积)之后，缝合线(stitching)38或其他紧固机构用于将交替的增强层34和中间层36连接并保持在适当位置。在一些实施例中，增强层34由碳纤维、玻璃纤维、矿物纤维或其它此类增强材料构成。此外，在一个非限制性实例中，增强层34形成为使得多个碳纤维、玻璃纤维、矿物纤维或其它此类的纤维被布置成产生具有单向图案的纤维层。纤维的这种布置提供了用于纤维增强复合材料和其它此类增强材料的韧性、耐久且轻质的结构材料。此外，中间层36由一种或多种不同类型的连续纤维的织物形成，并且在一个非限制性实例中，中间层36由具有至少两种不同类型的热塑性纤维的热塑性纤维的非编织织物层形成。在一些实施例中，中间层36是非编织材料层，诸如但不限于纺粘织物(spunbondedfabric)、水刺织物(spunlacedfabric)、网眼织物(meshfabric)或其它此类的织物。例如，纺粘织物是由连续纺丝和热结合的连续长丝或纤维制成，以形成非编织织物层。可替代的，水刺织物是由连续纺丝和机械结合的连续长丝或纤维制备。在一些示例性实施例中，中间层36使用上述方法由一种或多种不同类型的热塑性长丝或纤维形成，例如但不限于聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺-酰亚胺、聚酯、聚丁二烯、聚氨酯、聚丙烯、聚醚酰亚胺、聚砜、聚醚砜、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种赋予中间层材料导电性的方法，所述方法包括：由至少一层热塑性纤维(44)织物形成所述中间层材料；使用大气压等离子体(66)处理所述中间层材料的表面，使得所述中间层材料的所述表面经受表面活化；以及在所述中间层材料的所述表面上沉积导电材料层(60)，使得所述导电材料层增加所述中间层材料的导电性。

【技术特征摘要】
2016.07.26 US 15/219,9631.一种赋予中间层材料导电性的方法，所述方法包括：由至少一层热塑性纤维(44)织物形成所述中间层材料；使用大气压等离子体(66)处理所述中间层材料的表面，使得所述中间层材料的所述表面经受表面活化；以及在所述中间层材料的所述表面上沉积导电材料层(60)，使得所述导电材料层增加所述中间层材料的导电性。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述中间层材料的所述表面包括第一侧面和相对的第二侧面，其中，所述第一侧面和所述第二侧面都经受所述表面活化。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述表面活化包括用大气压氧等离子体处理所述中间层材料，使得在所述中间层材料的所述表面上产生增加的氧含量。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述导电材料层(60)是沉积在所述中间层材料的所述表面上的金属层。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述金属层包括沉积在所述中间层材料的所述表面上的多个金属层，并且其中，化学气相沉积(76)将所述金属层沉积在所述中间层材料的所述表面上，其中，所述化学气相沉积在低于所述中间层材料的熔点的温度下进行。6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述至少一层热塑性纤维(44)织物包含至少两种不同类型的热塑性纤维。7.一种制造包含具有导电性的中间层(36)的复合材料(32)的方法，所述方法包括：由中间层材料形成多个中间层，并使用大气压等离子体(66)处理所述多个中间层的每个中间层，使得所述多个中间层的每个中间层的表面经受表面活化；在所述多个中间层的每个中间层的所述表面上沉积导电层(60)，使得所述导电层增加所述多个中间层的导电性；由增强材料的纤维形成多个增强层(34)；在所述多个增强层之间交替设置每个在所述表面上具有所述导电层的所述多个中间层；将所述多个增强层和所述多个中间层耦接在一起；以及用基质材料浸入所述多个增强层和所述多个中间层，并固化所述基质材料，使得所述多个中间层的导电性提高所述复合材料的导电性。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述多个中间层中的每个中间层(36)的所述表面包括第一侧面和相对的第二侧面，其中，所述第一侧面和所述第二侧面均经受所述表面活化。9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述表面活化包括用大气压氧等离子体处理所述多个中间层中的每个中间层(36)，使得...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·K·佐齐斯，马库斯·A·贝尔彻，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国,US