单件式多功能纳米层压复合窗玻璃制造技术

本发明专利技术涉及单件式多功能纳米层压复合窗玻璃。提供了用于车辆、设备或结构中的单件式多功能窗组件以及用于制造它们的方法。所公开的窗组件可包括各自由多个纳米层压层形成的保护面板和结构面板。纳米层压窗组件是自支撑的并且不需要框架。对于特定应用，例如在飞行器中，单件式多功能纳米层压窗可直接附接到机身以提供承载能力、较大窗面积、冲击保护、防冰积累和/或电磁效应保护。

【技术实现步骤摘要】
单件式多功能纳米层压复合窗玻璃
本公开总体上涉及窗组件，并且更具体地涉及用于无框结构窗组件的方法和系统。
技术介绍
用于车辆或结构的窗组件通常包括安装在框架中的由玻璃、塑料或复合材料制成的窗。框架支撑窗并加强窗安装在其中的车辆或结构中的切口。例如，飞行器窗组件通常包括由安装在金属框架中的两个丙烯酸窗玻璃形成的窗。窗装配到飞行器蒙皮中的切口中，并且金属框架机械地附接到形成机身的飞行器蒙皮。框架确保结构负载由框架而不是丙烯酸窗承载。图1描绘了包括窗组件110的放大横截面视图的飞行器100。窗组件110包括均由丙烯酸形成的内窗120和外窗125。内窗120和外窗125附接到框架130并由框架130支撑。框架130通过多个紧固件185附接到飞行器100的飞行器蒙皮190。然而，包括框架的窗组件具有若干限制。切口可能会增加例如飞行器蒙皮中的局部应力。并且，丙烯酸窗和金属框架之间的材料特性不匹配会在切口处产生局部应力。虽然框架为窗组件提供了结构支撑，但是它也增加了重量并限制了窗尺寸。特别是对于飞行器应用，丙烯酸窗不是理想的，这是因为丙烯酸具有低热导率和低强度。结果，窗尺寸通常很小，影响乘客的体验。并且，因为丙烯酸窗不导电，所以需要向窗和框架添加附加的电磁效应(EME)解决方案。
技术实现思路
根据本教导，提供了一种窗组件。该窗组件包括保护面板和结构面板，该保护面板包括保护面板边缘，该结构面板布置在保护面板上。该结构面板包括延伸超过该保护面板边缘的结构面板边缘。该结构面板具有约30ksi至约2000ksi的拉伸应力，并且该窗组件对可见光具有约45％至约99％的透射率。根据本教导，提供了另一种窗组件。该窗组件包括保护面板，该保护面板包括表面阻挡层和设置在该表面阻挡层上的电磁效应(EME)保护涂层。窗组件还包括设置在保护面板上的结构面板。该结构面板包括底表面保护层、设置在底表面保护层上的结构层、以及设置在结构层上的透明传导涂层。所述窗组件对可见光具有约45％至约99％的透射率。根据本教导，提供了一种用于制造无框纳米层压窗组件的方法。该方法包括通过以下步骤来形成底表面保护层：沉积第一增强层，该第一增强层包括一层或多层Al2O3、一层或多层石墨烯、或者一层或多层Al2O3和石墨烯，然后将包含热塑性材料的第一透明聚合物层沉积在第一增强层上。该方法还包括通过以下步骤来形成设置在底表面保护层上的结构层：沉积包括一层或多层Al2O3、一层或多层石墨烯、一层或多层SiO2、或者它们的组合的第二增强层，然后将包含热塑性材料的第二透明聚合物层沉积在第二增强层上，以及将包括一层或多层Al2O3、一层或多层石墨烯、或者一层或多层Al2O3和石墨烯的第三增强层沉积在第二透明聚合物层上。该方法还包括在第三增强层上形成包括ITO和石墨烯中的一者或多者的透明传导涂层。该方法还包括通过以下步骤在透明传导涂层上形成表面阻挡层：将包含热塑性材料的第三透明聚合物层沉积在透明传导涂层上并将包括一层或多层Al2O3、一层或多层石墨烯、或者一层或多层Al2O3和石墨烯的第四增强层沉积在第三透明聚合物层上。该方法还包括将电磁效应涂层沉积在第四增强层上。应当理解，前面的一般描述和下面的详细描述都仅仅是示例性和解释性的，而不是对所要求保护的本公开的限制。附图说明并入本说明书并构成本说明书的一部分的附图示出了本公开，并且与描述一起用于解释本公开的原理。图1示意性地描绘了安装在飞行器中的传统窗组件和该传统窗组件的放大横截面图。图2示意性地描绘了根据本教导的纳米层压窗。图3示意性地描绘了形成根据本教导的保护面板的多个纳米层压层。图4示意性地描绘了形成根据本教导的结构面板的多个纳米层压层。图5示意性地描绘了根据本教导的纳米层压窗的横截面图。图6为流程图，其描绘了根据本教导的用于制造纳米层压窗组件的方法。具体实施方式现在将详细参考本公开的示例性实现方式，其实施例在附图中示出。在可能的情况下，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或相似的部件。在以下描述中，参考形成其一部分的附图，并且在附图中通过图示示出了可以实践本公开的具体示例性实现方式。这些实现方式被足够详细地描述以使得本领域技术人员能够实践本公开，并且应当理解，可以利用其它实现方式并且可以在不脱离本公开的范围的情况下进行改变。因此，以下描述仅是示例性的。目前，窗组件包括安装在框架中的透明窗。虽然框架为窗组件提供了结构支撑，但是它也增加了重量并且限制了窗的尺寸。玻璃、塑料或复合窗材料通常强度低，并且还可能需要附加的涂层以防止冰的积聚和防止EME。本公开的实现方式解决了对单件式结构窗的需要，该单件式结构窗可以直接附接到例如车辆、设备或结构，而不需要框架。所公开的纳米层压窗组件是自支撑的，因此消除了对用于进行支撑的框架的需要。对于特定应用，例如在飞行器中，纳米层压窗的自支撑性质允许直接附接到飞行器蒙皮以提供结构支撑和承载能力。因为不需要框架，所公开的纳米层压窗也可以提供重量减轻的更大的窗面积。并且，单件式多功能设计可提供冲击保护、防冰积累和EME保护中的一者或多者。如本文所用，术语“纳米层压材料”和“纳米层压”是指由厚度在约20nm至约1000nm范围内的材料的交替层形成的复合材料。在所公开的窗组件中使用纳米层压层提供了定制窗组件的特定特性的能力，所述特性包括厚度、组成、各向同性刚度和强度中的一者或多者。图2示出了根据本教导的窗组件210。尽管参照飞行器窗描述了窗组件210，但是本领域普通技术人员将理解，所公开的窗组件可以用于其它目的，包括但不限于车辆、设备和建筑物以及其它结构。窗组件210的单件式设计包括保护面板211和结构面板213。结构面板213为窗组件210提供结构支撑和冲击保护。它还允许在不使用框架的情况下进行安装。保护面板211提供对电磁效应(EME)、结冰、刮擦和腐蚀中的一者或多者的抵抗。结构面板213设置在保护面板211上并附接到保护面板211。保护面板211和结构面板213都由多个纳米层压层形成。结构面板213大于保护面板211，因此结构面板边缘214延伸超过保护面板边缘212。如下面进一步讨论的，结构面板213的延伸超过保护面板边缘212的部分可以用于将窗组件210例如附接到形成机身的飞行器蒙皮，而不需要框架。保护面板211的尺寸被设计成使之适合填充切口并且例如与飞行器机身的外侧齐平。它提供了穿过飞行器机身的视野，防止空气阻力，并提供了免受EME、冰和腐蚀的影响的表面保护。结构面板213为窗组件210提供承载能力，并提供将窗组件210附接到例如形成机身的飞行器蒙皮的位置。为起窗的作用，窗组件210是透明的，对可见光具有约45％至约99％的透射率。它可以可选地对可见光具有约55％至约98％、或约65％至约95％的透射率。窗组件210的形状通常是多边形或具有圆角的多边形，其中圆角具有约0.25英寸或更大的半径弧rc。窗组件210的形状也可以从半径R为约5英寸或更大的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种窗组件(210，510)，所述窗组件(210，510)包括：/n保护面板(211，511)，所述保护面板(211，511)包括保护面板边缘(212，512)；以及/n结构面板(213，513)，所述结构面板(213，513)设置在所述保护面板(211，511)上，所述结构面板(213，513)包括延伸超过所述保护面板边缘(212，512)的结构面板边缘(214，514)，/n其中，所述结构面板(213，513)具有约30ksi至约2000ksi的拉伸应力，以及/n其中，所述窗组件(210，510)对可见光具有约45％至约99％的透射率。/n

【技术特征摘要】
20190502 US 16/402,0341.一种窗组件(210，510)，所述窗组件(210，510)包括：
保护面板(211，511)，所述保护面板(211，511)包括保护面板边缘(212，512)；以及
结构面板(213，513)，所述结构面板(213，513)设置在所述保护面板(211，511)上，所述结构面板(213，513)包括延伸超过所述保护面板边缘(212，512)的结构面板边缘(214，514)，
其中，所述结构面板(213，513)具有约30ksi至约2000ksi的拉伸应力，以及
其中，所述窗组件(210，510)对可见光具有约45％至约99％的透射率。


2.根据权利要求1所述的窗组件(210，510)，其中，所述窗组件(210，510)的形状是包括约5英寸或更大的半径(R)的凸形，或者是基本上平坦的。


3.根据权利要求1所述的窗组件(210，510)，其中，所述结构面板(213，513)包括以下中的一者或多者：
约50ksi或更高的承载强度；
约3msi至约30msi的模量；
约100°F或更高的玻璃转换温度(Tg)；以及
约5至约20ppmin/in/°F的热膨胀系数。


4.根据权利要求1所述的窗组件(210，510)，其中，所述保护面板(211，511)提供对电磁效应、结冰和腐蚀中的一者或多者的抵抗。


5.根据权利要求1所述的窗组件(210，510)，其中，所述保护面板(211，511)的尺寸被设计成使之适合配合在飞行器蒙皮(590)的切口中，并且其中，所述结构面板(213，513)的延伸超过所述保护面板边缘(212，512)的部分包括0.375英寸或更大的距离(519)，并且被构造成直接附接到所述飞行器(100)蒙皮。


6.根据权利要求1所述的窗组件(210，510)，其中，所述保护面板(211，511)包括多个纳米层压层并且具有约0.05英寸至约0.80英寸的厚度。


7.根据权利要求1所述的窗组件(210，510)，其中，所述结构面板(213，513)包括多个纳米层压层并且具有约0.04英寸至约0.60英寸的厚度。


8.根据权利要求1所述的窗组件(210，510)，其中，所述保护面板边缘(212，512)包括具有约30度至约80度的角度的锥形边缘(512)。


9.根据权利要求1所述的窗组件(210，510)，其中，所述结构面板边缘(214，514)包括具有约12度至约90度的角度的锥形边缘(514)。


10.根据权利要求1所述的窗组件(210，510)，所述窗组件(210，510)还包括基于智能传感器的电子遮光帘(599)，其中，所述基于智能传感器的电子遮光帘(599)包括电致变色玻璃或膜。


11.一种窗组件(210，510)，所述窗组件(210，510)包括：
保护面板(211，511)，所述保护面板(211，511)包括：
表面阻挡层(330)，和
电磁效应保护层(320)，所述电磁效应保护层(320)设置在所述表面阻挡层(330)上；以及
结构面板(213，513)，所述结构面板(213，513)设置在所述保护面板(211，511)上，所述结构面板(213，513)包括：
底表面保护层(450)，
结构层(430，440)，所述结构层(430，440)设置在所述底表面保护层(450)上，和
透明传导涂层(420)，所述透明传导涂层(420)设置在所述结构层(430，440)上，
其中，所述窗组件(210，510)对可见光具有约45％至约99％的透射率。


12.根据权利要求11所述的窗组件(210，510)，其中，所述表面阻挡层(330)包括：
表面阻挡透明聚合物层(332，342，352)，所述表面阻挡透明聚合物层(332，342，352)包含热塑性材料；以及
一个或多个表面阻挡增强层(331，341，351)，所述一个或多个表面阻挡增强层设置在所述表面阻挡透明聚合物层(332，342，352)上，其中，所述一个或多个表面阻挡增强层(331，341，351)中的每一个表面阻挡增强层包含Al2O3或石墨烯，并且其中，所述电磁效应保护层(320)设置在所述一个或多个表面阻挡增强层(331，341，351)上。


13.根据权利要求11所述的窗组件(210，510)，其中，所述底表面保护层(450)包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：程江天，P·S·努德曼，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US