提供雷击保护的导电性宽幅物品制造技术

宽幅物品，其包含在宽幅物品中随机成环的多个纤维，将多个纤维黏结在一起的黏结剂材料，多个黏结的纤维形成尺寸稳定的非织造纱，覆盖纱的多个黏结的纤维的表面的第一金属涂层，和覆盖第一金属涂层的表面的第二金属涂层，其中第一金属涂层和第二金属涂层形成高导电性金属屏蔽层，其符合尺寸稳定的非织造纱的形状。

Wide conductive items to provide lightning protection

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】提供雷击保护的导电性宽幅物品
本公开涉及复合材料，更具体地涉及提供雷击保护的宽幅物品。
技术介绍
目前正在使用更高比例的复合材料设计和制造航空航天器。例如，复合材料可用于航空航天应用中各种主要和辅助结构的构造，例如形成航空器的机身和/或外部蒙皮例如机身、机翼等的复合板。复合材料的使用可以提高强度、减轻重量、提供功能性能并为航空航天器各个部件提供较长的使用寿命。然而，具有例如蒙皮板的复合部件的航空航天器可能需要施加附加材料以用于雷击保护和/或使相关的航空电子设备和电子设备免受外部电磁干扰。这样的附加材料可能不期望地增加了航空航天器的重量并增加了制备的时间和成本。此外，一些提供雷击保护的方法在航空航天器的关键区域并不理想，航空航天器的关键区域例如在闪电通道连接期间可能发生低期望的闪光停留的第一返回的那些表面，例如第一返回雷击区，第一返回雷击区由SAE航空航天推荐实施规程5414定义为1A区。例如，一种制造导电性复合材料的方法是采用金属化的碳纤维或丝束，其通常用镍金属化，将涂覆的纤维切成长度为0.1毫米(mm)至25.4毫米或大于25.4毫米(mm)，通过黏接形成附加碳纤维纱，以用于航空器机身蒙皮的构造。当以这种方式构造时，短纤维实际上会形成不连续的金属结构，其电阻太大，无法在关键区域例如1A区提供有效的雷击保护。因此，本领域技术人员继续在复合材料领域进行研究和开发工作。
技术实现思路
本专利技术提供了宽幅物品，包括在宽幅物品中随机成环的多个纤维，将多个纤维黏结在一起的黏结剂材料，其中多个结合的纤维形成尺寸稳定的非织造纱，覆盖纱的多个黏结纤维的表面的第一金属涂层，和覆盖第一金属涂层的表面的第二金属涂层，其中第一金属涂层和第二金属涂层形成高导电性的金属屏蔽层，其符合尺寸稳定的非织造纱的形状。在一个实施方案中，宽幅物品包括宽幅物品片。在另一个实施方案中，用于航空航天应用的表面层包含：包含多个随机取向的缠结纤维的纱垫，覆盖纤维表面的第一金属涂层和覆盖第一金属涂层的表面的第二金属涂层，其中第一金属涂层和第二金属涂层形成顺应纱垫的纤维的高导电性金属屏蔽层。在另一个实施方案中，轻质高导电性片包含：包含多个随机缠结的纤维的金属涂层载体，覆盖载体的纤维的第一金属涂层，以及覆盖第一金属涂层的表面的第二金属涂层，其中第一金属涂层和第二金属涂层形成符合载体的高导电性金属屏蔽层。在本专利技术的另一个实施方案中，黏结剂是耐酸黏结剂材料和耐碱黏结剂材料中的至少一种。在本专利技术的另一个实施方案中，多个纤维是碳纤维。在本专利技术的另一个实施方案中，第一金属涂层可以包含第一金属，该第一金属可以通过与碳的原电池反应或暴露于盐环境而被腐蚀。第二金属可以防止第一金属涂层的原电池反应或所述暴露。在本专利技术的另一个实施方案中，第一金属涂层包含铜，第二金属涂层包含镍。在本专利技术的另一个实施方案中，第一金属涂层覆盖多个纤维和黏结剂材料的表面的至少一部分。第二金属涂层覆盖并且优选完全覆盖第一金属涂层的表面。在本专利技术的另一个实施方案中，第二金属涂层包含基于氨基磺酸镍的电镀(EP)镍。在本专利技术的另一个实施方案中，第一金属涂层包含铜，并且具有约10g/m2宽幅物品至50g/m2宽幅物品的基重，第二金属涂层包含镍，并且具有约5g/m2宽幅物品至20g/m2宽幅物品的基重。在本专利技术的另一个实施方案中，在适当地用于航空器的构造时，宽幅物品能够承受200000安培雷击的直接和间接影响，该雷击或者直接作用到航空器上或者发生在附近，并且宽幅物品承受2.0×106安培2/秒至2.5×106安培2/秒的作用量积分。在本专利技术的另一个实施方案中，宽幅物品的基重小于60g/m2。在本专利技术的另一个实施方案中，宽幅物品的基重小于60g/m2，并且宽幅物品的薄层电阻小于0.015Ω/□。在本专利技术的又一个实施方案中，随机成环的多个纤维在LF波段(30kHz至300kHz)中提供大于75dB的屏蔽效应，在S波段(2GHz至4GHz)中提供大于70dB的屏蔽效应。在本专利技术的又一个实施方案中，宽幅物品的宽度为12英寸或大于12英寸。附图简要说明根据以下描述、所附权利要求和附图，将更好地理解提供雷击保护的宽幅物品的各个实施方案，其中：图1是根据本专利技术的宽幅物品的透视图；图2是图1所示的宽幅物品的详细透视图；图3是沿着图2所示的剖面线2-2截取的纤维的横截面图；图4是沿着图2中所示的剖面线4-4截取的由黏结剂材料黏结的两个纤维的横截面图。图5是根据本专利技术的宽幅物品的两个样品从1兆赫兹(MHz)至100兆赫兹(MHz)的屏蔽效应的图。图6是根据本专利技术的宽幅物品的两个样品从100兆赫兹(MHz)至10000兆赫兹(MHz)的屏蔽效应的图。图7是根据本专利技术的宽幅物品的两个样品从10000兆赫兹(MHz)至40000兆赫兹(MHz)的屏蔽效应的图。具体实施方式图1是根据本专利技术的第一实施方案的宽幅物品10的透视图。如图所示，在复合材料工业中常见的是可以用辊12制造和供应宽幅物品10，其宽度14和长度16通常分别以英寸和码(或厘米和米)指定。因此，当供应时，宽幅物品10的宽度14通常远小于长度16；然而，在其他实施方案中，可能并非如此。例如，在一个实施方案中，宽幅物品可以包括宽幅物品板。更具体地，宽度14可以限定宽幅物品10。如下文所使用的，宽幅物品涉及标准和/或较宽的宽度，特别是区别于丝带、带子、丝束或镶边饰物。宽幅物品10通常具有12英寸(约30.5cm)或大于12英寸的宽度。例如，宽幅物品10的购买者可以根据航空航天应用例如航空器机身和/或外部蒙皮、航空器机身、机翼等所需的宽幅物品10覆盖物，使用自动带叠放时购买3英寸至36英寸(约8cm至76cm)的标准宽度，和手工叠放时最多60英寸(约152cm)的宽度。本领域技术人员将理解，本专利技术不限于特定宽度；但是，根据需要，宽度14可以在标准和/或较宽的宽度之间变化，而不脱离本专利技术的范围。例如，根据本专利技术原理用于制造宽幅物品的生产线可以制备12英寸(约30.5cm)、24英寸(约61cm)、36英寸(约94cm)或60英寸(约152cm)宽的宽幅物品。宽幅物品10还具有片厚度18。相对于宽度14和长度16，片厚度18通常非常小。在所示的实施方案中，片厚度18约为0.075毫米(mm)或75微米(μm)。本领域技术人员理解，可以在不脱离本专利技术的范围的情况下根据需要改变片厚度。现在还参考图2，提供了宽幅物品10的详细透视图20。通常，图2示出了在整个宽幅物品10中均匀分布或随机成环的多个纤维22。如图所示，每股纤维22的直径与其长度相比都相对较小。例如，在一些实施方案中，每股纤维22的直径可以为1微米(μm)至10微米，而其长度可以为10000微米(μm)或大于10000微米。这表示长径比为10000:1(或大于10000:1)至1000本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种宽幅物品，其包含：/n在宽幅物品中随机成环的多个纤维；/n将多个纤维黏结在一起的黏结剂材料，多个黏结的纤维形成尺寸稳定的非织造纱；/n覆盖所述纱的多个黏结纤维的表面的第一金属涂层；和/n覆盖第一金属涂层的表面的第二金属涂层，/n其中第一金属涂层和第二金属涂层形成高导电性的金属屏蔽层，其符合尺寸稳定的非织造纱的形状。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170721 US 62/535,3651.一种宽幅物品，其包含：
在宽幅物品中随机成环的多个纤维；
将多个纤维黏结在一起的黏结剂材料，多个黏结的纤维形成尺寸稳定的非织造纱；
覆盖所述纱的多个黏结纤维的表面的第一金属涂层；和
覆盖第一金属涂层的表面的第二金属涂层，
其中第一金属涂层和第二金属涂层形成高导电性的金属屏蔽层，其符合尺寸稳定的非织造纱的形状。


2.根据权利要求1所述的宽幅物品，其中所述黏结剂是耐酸黏结剂材料和耐碱黏结剂材料中的至少一种。


3.根据权利要求1所述的宽幅物品，其中多个纤维是碳纤维。


4.根据权利要求1所述的宽幅物品，其中所述第一金属涂层能够包含第一金属，所述第一金属能够通过与碳的原电池反应或暴露于盐环境而被腐蚀，第二金属能够防止第一金属涂层的原电池反应或所述暴露。


5.根据权利要求1所述的宽幅物品，其中所述第一金属涂层包含铜，所述第二金属涂层包含镍。


6.根据权利要求1所述的宽幅物品，其中所述第一金属涂层覆盖所述多个纤维和所述黏结剂材料的表面的至少一部分，所述第二金属涂层覆盖并且优选地完全覆盖所述第一金属涂层的表面。


7.根据权利要求1所述的宽幅物品，其中所述第二金属涂层包含基于氨基磺酸镍的电镀(EP)镍。


8.根据权利要求1所述的宽幅物品，其中所述第一金属涂层包含铜，并且具有约10g/m2宽幅物品至50g/m2宽幅物品的基重，所述第二金属涂层包含镍，并且具有约5g/m2宽幅物品至20g/m2宽幅物品的基重。


9.根据权利要求1所述的宽幅物品，其中所述宽幅物品在适当地用于具有表面的航空器的构造中时能够：
承受和防止由于直接作用于航空器上或在航空器附近发生的200000安培雷击的直接和间接影响而对航空器表面造成结构性损坏中的至少一种；并且
承受2.0×106安培2/秒至2.5×106航空器2/秒的作用量积分。


10.根据权利要求1所述的宽幅物品，其中宽幅物品的基重小于60g/m2。


11.根据权利要求1所述的宽幅物品，其中宽幅物品的基重小于60g/m2，并且所述宽幅物品的薄层电阻小于0.015Ω/□。


12.根据权利要求1所述的宽幅物品，其中随机成环的多个纤维在LF波段(30kHz至300kHz)中提供大于75dB的屏蔽效应，在S波段(2GHz至4GHz)中提供约70dB的屏蔽效应。


13.根据权利要求1所述的宽幅物品，其中随机成环的多个纤维从1兆赫兹(MHz)至40000兆赫兹(MHz)中提供至少约10分贝(dB)、15分贝、20分贝、25分贝、30分贝、35分贝、40分贝、或45分贝的屏蔽效应。


14.根据权利要求1所述的宽幅物品，其中随机成环的多个纤维从1兆赫兹(MHz)至40000兆赫兹(MHz)中提供约10分贝(dB)至约15分贝、约15分贝(dB)至约20分贝、约20分贝(dB)至约25分贝、约25分贝(dB)至约30分贝、约30分贝(dB)至约35分贝、约35分贝(dB)至约40分贝、约40分贝(dB)至约45分贝、或约45分贝(dB)至约50分贝的屏蔽效应。


15.根据权利要求1所述的宽幅物品，其中宽幅物品的宽度为12英寸或大于12英寸。


16.一种用于航空航天应用的表面层，其包含：
包含多个随机取向的缠结纤维的纱垫；
覆盖纤维的表面的第一金属涂层；和
覆盖第一金属涂层的表面的第二金属涂层，
其中第一金属涂层和第二金属涂层形成高导电性的金属屏蔽层，其顺应纱垫的纤维。


17.根据权利要求16所述的表面层，其中多个随机取向的缠结纤维是碳纤维。


18.根据权利要求16所述的表面层，其中所述第一金属涂层能够包含第一金属，所述第一金属能够通过与碳的原电池反应或暴露于盐环境而被腐蚀，第二金属能够防止第一金属涂层的原电池反应或所述暴露。


19.根据权利要求16所述的表面层，其中所述第一金属涂层包含铜，所述第二金属涂层包含镍。


20.根据权利要求16所述的表面层，其中所述第一金属涂层覆盖所述多个随机取向的缠结纤维的表面的至少一部分，所述第二金属涂层覆盖并且优选地完全覆盖所述第一金属涂层的表面。


21.根据权利要求16所述的表面层，其中所述第二金属涂层包含基于氨基磺酸镍的电镀(EP)镍。


22.根据权利要求16所述的表面层，其中所述第一金属涂层包含铜，并且具有约10g/m2表面层至50g/m2表面层的基重，所述第二金属涂层包含镍，并且具有约5g/m2表面层至20g/m2表面层的基重。


23.根据权利要求16所述的表面层，其中所述表面层在适当地用于具有表面的...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉里·艾伦·克里斯蒂，约瑟夫·E·小斯普伦加德，金在鹤，查明达·贾亚辛哈，
申请(专利权)人：通用纳米有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US