Предварительно пропитанный проводящий композитный лист и способ его изготовления - RU2733611C2
Код документа: RU2733611C2
Чертежи
Описание
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[001] Настоящее изобретение в целом относится к композиционным материалам, в частности, к многофункциональному предварительно пропитанному проводящему композитному листу.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[002] Воздушно-космические летательные аппараты разрабатываются и производятся с большим процентным содержанием композиционных материалов. Например, в авиационно-космической промышленности композиты могут быть использованы в конструкции различных главных и второстепенных структур, таких как композитные панели, образующие корпус и/или внешнюю обшивку (например, фюзеляж, крылья и т.д.) летательного аппарата. Использование композиционных материалов может привести к повышению прочности, уменьшению веса и обеспечению более длительного срока службы различных компонентов воздушно-космического летательного аппарата.
[003] Однако для воздушно-космических летательных аппаратов, имеющих композитные компоненты, такие как панели обшивки, может быть необходимо применение дополнительных материалов для защиты от удара молнии и/или для экранирования связанного авиационного оборудования и электронной аппаратуры от внешних электромагнитных помех. Такие дополнительные материалы могут привести к нежелательному утяжелению воздушно-космического летательного аппарата и увеличению временных и денежных затрат на производство.
[004] Соответственно, специалисты в данной области техники продолжают проведение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в области композиционных материалов.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[005] В одном примере раскрытый способ изготовления предварительно пропитанного проводящего композитного листа включает этапы:
(1) соединения содержащего наноматериал композитного листа, армированного волокнами листа и смоляной системы с образованием составного листа,
(2) нагрева составного листа,
(3) компактирования составного листа и
(4) охлаждения составного листа.
[006] В другом примере описанный предварительно пропитанный проводящий композитный лист включает в себя армированный волокнами лист и содержащий наноматериал композитный лист, соединенный с армированным волокнами листом, причем армированный волокнами лист и содержащий углеродный наноматериал композитный лист встроены в смоляную систему.
[007] Еще в одном примере раскрытая композитная структура включает в себя по меньшей мере один полимерный лист, армированный волокнами, и предварительно пропитанный проводящий композитный лист, причем предварительно пропитанный проводящий композитный лист включает в себя армированный волокнами лист и содержащий наноматериал композитный лист, соединенный с армированным волокнами листом, при этом армированный волокнами лист и содержащий наноматериал композитный лист встроены в смоляную систему.
[008] Другие примеры описанных композитных листов и способов станут очевидными из последующего подробного описания, сопроводительных чертежей и прилагаемой формулы изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[009] На ФИГ. 1 схематически показана структурная схема одного примера описанного предварительно пропитанного проводящего композитного листа;
[0010] На ФИГ. 2 схематически показан частичный вид сбоку в разрезе одного примера предварительно пропитанного проводящего композитного листа;
[0011] На ФИГ. 3 схематически показан частичный вид сбоку в разрезе еще одного примера предварительно пропитанного проводящего композитного листа;
[0012] На ФИГ. 4 схематически показана структурная схема одного примера системы для изготовления содержащего наноматериал композитного листа;
[0013] На ФИГ. 5 показана блок-схема одного примера раскрытого способа изготовления предварительно пропитанного проводящего композитного листа;
[0014] На ФИГ. 6 схематически показана структурная схема одного примера раскрытой системы для изготовления предварительно пропитанного проводящего композитного листа;
[0015] На ФИГ. 7 схематически показана структурная схема части одного примера конфигурации входных материалов для системы по ФИГ. 6;
[0016] На ФИГ. 8 схематически показан вид сбоку одного примера составного листа;
[0017] На ФИГ. 9 схематически показана структурная схема части еще одного примера конфигурации входных материалов для системы по ФИГ. 6;
[0018] На ФИГ. 10 схематически показан вид сбоку еще одного примера составного листа;
[0019] На ФИГ. 11 схематически показан вид сбоку одного примера раскрытой композитной структуры, содержащей предварительно пропитанный проводящий композитный лист;
[0020] На ФИГ. 12 показана структурная схема технологии производства и обслуживания летательного аппарата; и
[0021] На ФИГ. 13 схематически показана иллюстрация летательного аппарата.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0022] Последующее подробное описание относится к сопроводительным фигурам чертежей, на которых проиллюстрированы конкретные примеры, описанные в настоящем раскрытии. Другие примеры, имеющие отличающиеся структуры и операции, не отходят от сущности и объема раскрытия настоящего изобретения. Сходные ссылочные номера относятся к аналогичному признаку, элементу или компоненту на различных фигурах чертежей.
[0023] На ФИГ. 1 и 13, упомянутых выше, сплошные линии, при их наличии, соединяющие различные элементы и/или компоненты, представляют механические, электрические, осуществляемые по текучей среде, оптические, электромагнитные и другие соединения и/или их комбинации. Используемый в настоящем документе термин "соединенный" означает связанный непосредственно и опосредованно. Например, элемент А может быть непосредственно связан с элементом В или может быть опосредованно связан с ним, например, через другой элемент С. Следует отметить, что представлены не обязательно все отношения между различными описанными элементами. Соответственно, также могут существовать соединения, отличающиеся от изображенных на структурных схемах. Пунктирные линии, при их наличии, связывающие блоки, обозначающие различные элементы и/или компоненты, представляют соединения, аналогичные по функции и назначению тем, которые представлены сплошными линиями; однако соединения, представленные пунктирными линиями, могут быть либо предусмотрены по выбору, либо могут относиться к альтернативным примерам раскрытия настоящего изобретения. Аналогично, элементы и/или компоненты, при их наличии, представленные пунктирными линиями, показывают альтернативные примеры раскрытия настоящего изобретения. Один или более элементов, показанных сплошными и/или пунктирными линиями, могут быть опущены из конкретного примера без отступления от сущности и объема раскрытия настоящего изобретения. Элементы окружающей среды, при их наличии, представлены штриховыми линиями. Виртуальные (воображаемые) элементы также могут быть показаны для ясности. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что некоторые из элементов, показанных на ФИГ. 1 и 13, могут быть скомбинированы различными способами без необходимости включения других элементов, описанных в отношении ФИГ. 1 и 13, других фигур чертежей и/или сопровождающего раскрытия, даже если такая комбинация или такие комбинации явным образом не показаны в настоящем документе. Аналогичным образом, дополнительные элементы, не ограниченные представленными примерами, могут быть скомбинированы с некоторыми или всеми элементами, показанными и описанными в настоящем документе.
[0024] На ФИГ. 5 и 12, упомянутых выше, блоки представляют операции и/или их части, и линии, соединяющие различные блоки, не подразумевают какого-либо определенного порядка или зависимости этих операций и/или их частей. Блоки, представленные пунктирными линиями, обозначают альтернативные операции и/или их части. Пунктирные линии, при их наличии, связывающие различные блоки, представляют альтернативные зависимости этих операций и/или их частей. Следует отметить, что представлены не обязательно все зависимости в различных раскрытых операциях. ФИГ. 5 и 12 и сопровождающее раскрытие, описывающее операции способа (способов), изложенного (изложенных) в настоящем документе, не следует толковать как обязательное определение последовательности, в которой операции должны быть выполнены. Напротив, хотя представлен один иллюстративный порядок, следует понимать, что последовательность операций может быть изменена, если это уместно. Соответственно, некоторые операции могут быть выполнены в другом порядке или одновременно. Кроме того, специалистам в данной области техники будет понятно, что не все описанные операции должны быть выполнены.
[0025] Если не указано иное, термины "первый", "второй", "третий" и т.п. использованы в настоящем документе только в качестве обозначений и не предназначены для установления порядковых, позиционных или иерархических требований к элементам, к которым относятся данные термины. Кроме того, ссылка, например, на "второй" элемент не требует или не исключает существование элемента с меньшим порядковым номером (например, "первого" элемента) и/или элемента с большим порядковым номером (например, третьего" элемента).
[0026] При использовании в настоящем документе выражение "по меньшей мере одно из следующего", употребляемое со списком объектов, означает, что могут быть использованы различные комбинации из одного или большего количества приведенных в списке объектов и только один из объектов, указанных в списке, может быть необходим. Объект может представлять собой конкретный объект, вещь или категорию. Иными словами, "по меньшей мере одно из следующего" означает, что любое сочетание объектов и их количество из этого списка может быть использовано, но не все из объектов списка должны присутствовать. Например, "по меньшей мере одно из следующего: объект А, объект В и объект С" может означать объект А; объект А и объект В; объект В; объект А, объект В и объект С или объект В и объект С. В некоторых случаях "по меньшей мере один объект из объекта А, объекта В и объекта С" может означать, например, без ограничения, два объекта А, один объект В и десять объектов С; четыре объекта В и семь объектов С или какую-либо другую подходящую комбинацию.
[0027] Ссылка в настоящем документе на "пример", "один пример", "еще один пример" или схожие речевые конструкции означает, что один или больше признаков, конструкций, элементов, компонентов или характеристик, описанных в связи с примером, включены по меньшей мере в один из вариантов осуществления или реализации. Таким образом, выражения "в одном примере", "в качестве одного примера", и схожие речевые конструкции во всем раскрытии настоящего изобретения могут, но не обязательно, все относиться к одному и тому же примеру. Кроме того, объект изобретения, характеризующий любой один из примеров, может, но не обязательно, включать объекты изобретения, характеризующие любой другой пример.
[0028] Иллюстративные неисчерпывающие примеры, которые могут быть, но не обязательно, заявлены как объекты изобретения согласно раскрытию настоящего изобретения, представлены ниже.
[0029] Со ссылкой на ФИГ. 1 раскрыт один пример предварительно пропитанного проводящего композитного листа 100. В одном примере предварительно пропитанный проводящий композитный лист 100 включает в себя армированный волокнами лист 102 и содержащий наноматериал композитный лист 104, соединенный с армированным волокнами листом 102. Армированный волокнами лист 102 и содержащий наноматериал композитный лист 104 встроены в смоляную систему 106. В качестве одного конкретного неограничивающего примера, содержащий наноматериал композитный лист 104 представляет собой композитный лист 162 на основе углеродных наноматериалов. В качестве еще одного конкретного неограничивающего примера, содержащий наноматериал композитный лист 104 представляет собой композитный лист 176 на основе борных наноматериалов. Как будет более подробно описано ниже в настоящем документе, в других примерах содержащий наноматериал композитный лист 104 может включать в себя другие составляющие материалы.
[0030] В раскрытии настоящего изобретения рассматривается и учитывается, что описанный предварительно пропитанный проводящий композитный лист 100, например, при использовании с композитной структурой 400 (ФИГ. 11), может обеспечить многофункциональную защиту от ряда различных воздействий окружающей среды, таких как электромагнитные помехи, излучение, электрические помехи (например, молния) и т.п.
[0031] Армированный волокнами лист 102 также может быть упомянут как армированный волокнами слой или слой армированного волокнами материала. Армированный волокнами лист 102 включает в себя армированный волокнами материал 142 (например, выполнен из него). Армированный волокнами материал 142 включает в себя волокно, волокна и/или волокнистый материал, подходящие чтобы придать прочность связующему материалу (например, полимерной матрице, такой как эпоксидная смола).
[0032] Армированный волокнами лист 102 обеспечивает упрочнение, увеличенный предел прочности на растяжение и увеличенную ударную вязкость предварительно пропитанного проводящего композитного листа 100 (например, упрочняет содержащий наноматериал композитный лист 104 и увеличивает его предел прочности на растяжение и/или ударную вязкость). Таким образом, армирование, обеспечиваемое армированным волокнами листом 102, позволяет использовать предварительно пропитанный проводящий композитный лист 100 в традиционном процессе изготовления композитной структуры 400, например, путем выкладки на форму или обкладывания формы дополнительными слоями полимерного листа 402, армированного волокнами (ФИГ. 11).
[0033] В одном приведенном примере армированный волокнами лист 102 включает в себя нетканый лист 116 на основе углеродных волокон (например, выполнен в виде нетканого листа 116 на основе углеродных волокон), а армированный волокнами материал 142 включает в себя углеродные волокна 118 (например, выполнен в виде углеродных волокон 118). Соответственно, лист 116 на основе углеродных волокон включает в себя углеродные волокна 118 (например, множество непрерывных прядей углеродных волокон), которые хаотично спутаны или имеют трикотажное переплетение друг с другом с образованием тонкого нетканого листа, холста, слоя или мата из углеродных волокон.
[0034] В другом примере армированный волокнами материал 142 включает в себя множество жгутов 138 однонаправленных непрерывных углеродных волокон, используемых для образования армированного волокнами листа 102.
[0035] Другие неограничивающие примеры армированного волокнами материала 142 включают в себя углерод (например, углеродные волокна, такие как углеродные волокна HexForce® общего назначения от компании Hexcel® Корпорэйшн, г. Стамфорд, штат Коннектикут или углеродные волокна TORAYCATM от компании Toray Industries, г. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк), нейлон (например, нейлоновые волокна), полиэфир (например, полиэфирные волокна), полиэфирэфиркетон (PEEK) (например, полиэфирэфиркетоновые волокна), полиэфиркетонкетон (PEKK) (например, полиэфиркетонкетоновые волокна), стекловолокно (например, волокна стеклоткани) и т.п.
[0036] Еще одни неограничивающие примеры армированного волокнами материала 142 включают в себя карбид кремния (например, волокна из карбида кремния), оксид алюминия (например, алюмооксидные волокна), бор (например, борные волокна, например, борные волокна от компании Specialty Materials™, г. Тулса, штат Оклахома), стекло (например, стекловолокно, такое как стекловолокно HexForce® общего назначения от компании Hexcel® Корпорэйшн), арамид (например, арамидные волокна, такие как арамидные волокна HexForce® общего назначения от компании Hexcel® Корпорэйшн), пеньку (например, пеньковые волокна), кварц (например, кварцевые волокна), керамику (например, керамические волокна), базальт (например, базальтовые волокна) и сочетания или гибриды вышеуказанного (например, гибридные армирующие волокна Hexcel HexForce® от компании Hexcel® Корпорэйшн.)
[0037] В одном примере армированный волокнами лист 102 включает в себя материал 142, армированный непрерывными волокнами (например, армирование непрерывными волокнами). В одном приведенном примере армированный волокнами лист 102 выполнен в виде нетканого листа. В других примерах армированный волокнами лист 102 выполнен в виде нетканого текстильного материала, полотна, холста, слоя, мата и т.п. В других примерах армированный волокнами лист 102 выполнен в виде тканого текстильного материала, полотна, листа, холста, слоя, мата и т.п.
[0038] В одном примере содержащий наноматериал композитный лист 104 включает в себя лист 108 носителя и содержащую наноматериал структуру 110, соединенную с листом 108 носителя. В качестве одного примера, содержащий наноматериал композитный лист 104 включает в себя лист 108 носителя, а наноматериалы 112 укладывают сверху на лист 108 носителя с образованием содержащей наноматериал структуры 110, например, таким образом, что содержащая наноматериал структура 110 связана с листом 108 носителя. В качестве одного примера, содержащий наноматериал композитный лист 104 представляет собой непрерывный лист.
[0039] В качестве одного примера, содержащая наноматериал структура 110 постоянно связана с листом 108 носителя. В качестве еще одного примера, содержащий наноматериал композитный лист 104 представляет собой нетканый мат наноматериалов 112, соединенный с листом 108 носителя. В качестве еще одного примера, содержащий наноматериал композитный лист 104 включает в себя лес наноматериалов 112, выращенных (например, непосредственно) на листе 108 носителя. В качестве другого примера, содержащий наноматериал композитный лист 104 включает в себя выровненные наноматериалы 112 в виде листа.
[0040] В одном приведенном примере содержащая наноматериал структура 110 является содержащей углеродные наноматериалы структурой 164, а наноматериалы 112 являются углеродными наноматериалами 168. В качестве иллюстративного примера, углеродные наноматериалы 168 представляют собой углеродные нанотрубки 172. В качестве еще одного примера, содержащая наноматериал структура 110 включает в себя смесь различных типов углеродных наноматериалов 168 (например, углеродных нанотрубок 172 и графена 136), например, имеющую форму нетканого мата. В качестве еще одного примера, содержащая наноматериал структура 110 включает в себя смесь различных типов углеродных наноматериалов 168 в виде нетканого листа или мата, выполненного из углеродных наноматериалов 168 (например, графена 136), в которой дополнительные углеродные наноматериалы 168 (например, углеродные нанотрубки 172) обработаны таким образом, что по меньшей мере часть концов углеродных наноматериалов 168 (например, углеродных нанотрубок 172) врастает в поверхность графенового листа. Также рассматриваются другие конфигурации содержащего наноматериал композитного листа 104.
[0041] Лист 108 носителя также может быть упомянут как слой носителя или слой материала носителя. Лист 108 носителя включает в себя (например, выполнен из него) материал 120 носителя. Материал 120 носителя включает в себя подходящий материал, на который могут быть нанесены наноматериалы 112 с образованием (например, построением и/или связыванием) содержащей наноматериал структуры 110 на поверхности листа 108 носителя. В качестве одного примера, лист 108 носителя включает в себя непрерывный материал 120 носителя. В качестве одного примера, лист 108 носителя выполнен в виде нетканого текстильного материала, полотна, холста, листа, слоя, мата и т.п. В целом, лист 108 носителя образует несущую основу для прикрепления наноматериалов 112.
[0042] В одном приведенном примере лист 108 носителя включает в себя нетканый холст 122 на основе углеродных волокон. Нетканый холст 122 на основе углеродных волокон образует несущую основу для прикрепления углеродных наноматериалов 168 (например, углеродных нанотрубок 172), чтобы получить слой проводящей поверхности предварительно пропитанного проводящего композитного листа 100.
[0043] В качестве одного примера, лист 108 носителя является проводящим. Проводящий лист 108 носителя обеспечивает повышенную защиту от удара молнии и эффективное экранирование от широкополосных помех, например, композитной структуры 400 (ФИГ. 11), выполненной с использованием предварительно пропитанного проводящего композитного листа 100.
[0044] В качестве одного примера, лист 108 носителя является непроводящим. Непроводящий лист 108 носителя создает преимущества в некоторых случаях для обеспечения диэлектрического или непроводящего барьера между композитной структурой 400 (ФИГ. 11) (например, слоистым материалом) и предварительно пропитанным проводящим композитным листом 100 (например, слоем защиты поверхности). Защита поверхности в конечном счете используется для защиты от удара молнии и эффективного экранирования от широкополосных помех, но в зависимости от места нанесения предварительно пропитанного проводящего композитного листа 100 на летательный аппарат требования и уровни для одного и того же летательного аппарата могут быть изменены (требования зонирования в отношении удара молнии и требования к частоте для электронного оборудования, которое, в конечном счете, защищается или экранируется от воздействия окружающей среды).
[0045] Выполнение листа 108 носителя проводящим или непроводящим может зависеть, например, от конкретного применения и/или необходимых характеристик содержащего наноматериал композитного листа 104.
[0046] В одном общем примере материал 120 носителя включает в себя волокна 128, которые спутаны или имеют трикотажное переплетение друг с другом с образованием тонкого нетканого листа 108 носителя. Спутанные волокна 128 обеспечивают разнонаправленные улучшения удельной проводимости, по меньшей мере некоторые преимущества при достижении однородности свойств предела прочности на растяжение и ударной вязкости и большей электрической однородности (например, по сравнению с однонаправленным углеродным волокном). Кроме того, спутывание позволяет не просто разместить наноматериалы 112 на поверхности листа 108 носителя, а по существу переплести их с листом 108 носителя. Их переплетение между собой обеспечивает преимущество закупорки воздушных зазоров токопроводящими наноматериалами 112 (например, углеродными наноматериалами 168), при этом если бы наноматериалы 112 были просто размещены на поверхности листа 108 носителя, механическая целостность области сопряжения между содержащей наноматериал структурой 110 (например, наноматериалами 112) и листом 108 носителя была бы меньше, чем в случае их переплетения между собой.
[0047] В одном приведенном примере лист 108 носителя выполнен в виде холста 122 на основе углеродных волокон, а волокна 128 представляют собой углеродные волокна 118. Соответственно, холст 122 на основе углеродных волокон включает в себя углеродные волокна 118 (например, множество непрерывных прядей углеродных волокон), которые хаотично спутаны или имеют трикотажное переплетение друг с другом с образованием тонкого нетканого листа, слоя или мата из углеродных волокон. В некоторых примерах вариантов реализации углеродные волокна 118 удерживаются вместе легким связующим (явно не показано). В качестве одного примера, холст 122 на основе углеродных волокон является пористым. В качестве одного примера, холст 122 на основе углеродных волокон является проводящим.
[0048] Другие неограничивающие примеры материала 120 носителя включают в себя нейлон (например, нейлоновые волокна), полиэфир (например, полиэфирные волокна), полиэфирэфиркетон (например, полиэфирэфиркетоновые волокна), полиэфиркетонкетон (например, полиэфиркетонкетоновые волокна), стекловолокно (например, волокна стеклоткани), углерод (например, углеродные волокна, такие как углеродные волокна HexForce® общего назначения от компании Hexcel® Корпорэйшн или углеродные волокна TORAYCATM от компании Toray Industries), металлизированный полимер (например, металлизированные полимерные волокна), металлические сетки или металлическую фольгу (например, просечно-вытяжную медную фольгу), металлизированное углеродное волокно (например, углеродное волокно с никелевым покрытием), полиакрилонитрил (PAN) (например, полиакрилонитрильные волокна), полиакрилонитрильные нановолокна, полученные электропрядением, нити плотно упакованных углеродных нанотрубок мокрого прядения и т.п. или комбинацию указанного.
[0049] Другие неограничивающие примеры материала 120 носителя включают в себя стекловолокно (например, Е-стекло, S-стекло), арамидные волокна (например, кевлар), фторполимерные волокна (например, полиэтилен сверхвысокой молекулярной массы, полиэтилен высокой плотности, тефлон и т.д.) и т.п. или комбинацию указанного.
[0050] Еще одни неограничивающие примеры материала 120 носителя включают в себя карбид кремния (например, волокна из карбида кремния), оксид алюминия (например, алюмооксидные волокна), бор (например, борные волокна, такие как борные волокна от компании Specialty Materials™), стекло (например, стекловолокно, такое как стекловолокно HexForce® общего назначения от компании Hexcel® Корпорэйшн), арамид (например, арамидные волокна, такие как арамидные волокна HexForce® общего назначения от компании Hexcel® Корпорэйшн), пеньку (например, пеньковые волокна), кварц (например, кварцевые волокна), керамику (например, керамические волокна), базальт (например, базальтовые волокна) и комбинации или гибриды вышеуказанного (например, гибридные армирующие волокна Hexcel HexForce® от компании Hexcel® Корпорэйшн.)
[0051] В другом примере лист 108 носителя включает в себя (например, выполнен из него) диэлектрический материал 120 носителя (например, диэлектрического холста) (явно не показано). Неограничивающие примеры диэлектрического материала носителя включают в себя полиэтилен сверхвысокой молекулярной массы (сверхвысокомолекулярный полиэтилен высокой плотности), фторполимеры, полиимиды и т.п. или комбинацию указанного. Диэлектрический лист 108 носителя обеспечивает некоторые преимущества при удержании удара молнии на поверхности и способствует недопущению проникновения тока в расположенную ниже композитную структуру 400.
[0052] В другом примере лист 108 носителя включает в себя (например, выполнен из нее) комбинацию проводящего материала 120 носителя и диэлектрического материала 120 носителя. Конкретная комбинация системы материалов может быть основана на конкретном применении, необходимом или требуемом уровне изоляции, уровне удельной проводимости, необходимой или требуемой и т.д. для защиты поверхности.
[0053] В одном примере лист 108 носителя является пористым. Таким образом, лист 108 носителя также служит в качестве фильтра (например, фильтрующего слоя) для наноматериалов 112. В качестве одного примера, лист 108 носителя включает в себя (например, выполнен из него) пористый нетканый материал 120 носителя. В качестве других примеров, лист 108 носителя включает в себя пористый холст, пористый лист, пористую ткань, пористое полотно или пористый мат (например, материал, имеющий множество отверстий), через которые фильтруют суспензию 508 (ФИГ. 4) углеродных наноматериалов 226. В одном приведенном примере суспензия 508 представляет собой водный раствор воды и углеродных нанотрубок 172. Посредством фильтрования суспензии 508 листом 108 носителя однородные углеродные нанотрубки 172 вытягивают из водного раствора, а воду отводят из конечного продукта. Как будет описано в настоящем документе, после пропускания через ряд нагревателей и прижимных роликов для приложения давления любые остатки воды вытесняются из конечного продукта.
[0054] Конкретный материал 120 носителя, используемый для листа 108 носителя, может зависеть, по меньшей мере частично, от конкретного применения и/или функции предлагаемого предварительно пропитанного проводящего композитного листа 100, такого или такой как, но без ограничения, экранирование от электромагнитных помех (EMI), экранирование от излучений, экранирование от ионизирующего излучения, защита от молнии, защита от воздействий окружающей среды, изоляция от окружающей среды, устойчивость к царапинам и т.д. В качестве одного примера, когда необходима или желательна более высокая удельная проводимость предварительно пропитанного проводящего композитного листа 100, например, для защиты от удара молнии и/или эффективного экранирования от низкочастотных помех, лист 108 носителя может быть выполнен из проводящего материала, например углеродных волокон (например, холста на основе углеродных волокон). В качестве еще одного примера, когда необходима или желательна более низкая удельная проводимость предварительно пропитанного проводящего композитного листа 100, лист 108 носителя может быть выполнен из непроводящего материала, например стекла, арамидных и/или фторполимерных волокон.
[0055] В одном примере лист 108 носителя включает в себя металлическое покрытие 124 (например, материал 120 носителя покрыт металлическим покрытием 124). Лист 108 носителя, содержащий металлическое покрытие 124 также может быть упомянут как лист носителя с металлическим покрытием, металлизированный лист носителя, материал носителя с металлическим покрытием, металлизированный материал носителя, слой материала с металлическим покрытием или слой металлизированного материала.
[0056] В одном приведенном примере металлическое покрытие 124 является никелевым покрытием 126. Лист 108 носителя, содержащий никелевое покрытие 126 также может быть упомянут как слой носителя с никелевым покрытием, металлизированный никелем слой носителя, материал носителя с никелевым покрытием, металлизированный никелем материал носителя, слой материала с никелевым покрытием или слой металлизированного никелем материала. Никель обеспечивает улучшенную защиту от удара молнии и эффективное экранирование от низкочастотных помех. Наноматериалы 112 (например, углеродные наноматериалы 170) обеспечивают эффективное экранирование от низкочастотных и высокочастотных помех. Вместе они обеспечивают улучшенную защиту от удара молнии и эффективное экранирование от широкополосных помех.
[0057] Таким образом, в одном приведенном примере лист 108 носителя включает в себя покрытый никелем нетканый холст 122 на основе углеродных волокон. Покрытый никелем нетканый холст 122 на основе углеродных волокон образует несущую основу для прикрепления наноматериалов 112 (например, углеродных наноматериалов 170), чтобы получить предварительно пропитанный проводящий композитный лист 100. Покрытый никелем нетканый холст 122 на основе углеродных волокон обеспечивает армирование и большие предел прочности на растяжение и ударную вязкость содержащей наноматериал структуре 110. Улучшенная удельная проводимость и эффективное экранирование от низкочастотных помех (например, менее 1 ГГц) обеспечены за счет использования никеля на внешней поверхности покрытого никелем нетканого холста 122 на основе углеродных волокон. Улучшенная молниезащита обеспечивается за счет присутствия никеля на поверхности отдельных углеродных волокон 118 нетканого холста 122 на основе углеродных волокон.
[0058] Еще в одном примере в качестве металлического покрытия 124 используют другие материалы вместо никеля или в дополнение к нему. Конкретный металл, используемый для металлического покрытия 124, может быть выбран, например, на основании необходимой эффективности экранирования.
[0059] В одном примере металлическое покрытие 124 (например, никелевое покрытие 126) нанесено на одну поверхность листа 108 носителя. В другом примере металлическое покрытие 124 (например, никелевое покрытие 126) нанесено на обе поверхности листа 108 носителя. В примере, когда металлическое покрытие 124 нанесено на обе поверхности листа 108 носителя, на одной поверхности может быть больше металлического покрытия 124, чем на другой поверхности. В одном примере, когда содержащий наноматериал композитный лист 104 (например, по меньшей мере лист 108 носителя) включает в себя металлическое покрытие 124, поверхность листа 108 носителя, с которым связана содержащая наноматериал структура 110 может находиться напротив поверхности листа 108 носителя, имеющей больше металлического покрытия 124.
[0060] В примерном варианте реализации, отдельные углеродные волокна 118 (например, жгуты углеродных волокон) покрыты никелем в процессе непрерывного химического осаждения из паровой фазы. После покрытия (например, со всех сторон) никелем смотанного в катушку углеродного волокна 118, покрытое никелем углеродное волокно 118 рубят и наносят в виде нетканого холста (например, покрытого никелем нетканого холста 122 на основе углеродных волокон).
[0061] В другом примере лист 108 носителя включает в себя холст 122 на основе углеродных волокон и металлическое покрытие 124 (например, никелевое покрытие 126). Холст 122 на основе углеродных волокон, содержащий металлическое покрытие 124, также может быть упомянут как покрытый металлом холст на основе углеродных волокон или металлизированный холст на основе углеродных волокон. Холст 122 на основе углеродных волокон, содержащий никелевое покрытие 126, также может быть упомянут как покрытый никелем холст на основе углеродных волокон или металлизированный никелем холст на основе углеродных волокон.
[0062] Металлическое покрытие 124 (например, никелевое покрытие 126) может быть нанесено на лист 108 носителя посредством ряда различных технологий или процессов. В качестве одного примера, металлическое покрытие 124 наносят на материал 120 носителя или отдельные волокна 128, например, в процессе химического осаждения из паровой фазы, нанесения покрытия методом химического восстановления или электроосаждения. В одном примере никель наносят на лист 108 носителя посредством химического осаждения из паровой фазы. В другом примере никель наносят на лист 108 носителя посредством нанесения никелевого покрытия методом химического восстановления. Еще в одном примере никель наносят на лист носителя посредством электроосаждения никеля.
[0063] В одном примере содержащая наноматериал структура 110 включает в себя наноматериалы 112, связанные с поверхностью листа 108 носителя. Наноматериалы 112 могут иметь различные формы. В качестве одного общего неограничивающего примера наноматериалы 112 представляют собой наночастицы 130 различных геометрических форм (например, выполнены в виде наночастиц 130 различных геометрий). В качестве одного конкретного неограничивающего примера, наноматериалы 112 включают в себя нанотрубки 132 (например, выполнены в виде нанотрубок 132). В качестве еще одного конкретного неограничивающего примера, наноматериалы 112 включают в себя наносферы 134 (например, выполнены в виде наносфер 134). В качестве еще одного конкретного неограничивающего примера, наноматериалы 112 включают в себя по меньшей мере одну или более комбинаций из наночастиц 130, нанотрубок 132 и/или наносфер 134.
[0064] Как описано ранее, в одном примере наноматериалы 112 являются углеродными наноматериалами 168. В качестве конкретных неограничивающих примеров, углеродные наноматериалы 168 включают в себя (например, выполнены в виде) углеродные наночастицы 170, углеродные нанотрубки 172, углеродные наносферы 174, графен 136 (например, графеновые листы или хлопья) или комбинацию углеродных наночастиц 170, углеродных нанотрубок 172, углеродных наносфер 174 и/или графена 136. В других примерах углеродные наноматериалы 168 включают в себя различные другие аллотропы углерода.
[0065] Со ссылкой в частности на углеродные нанотрубки 172, в качестве иллюстративного примера, углеродные нанотрубки 172 являются одностенными углеродными нанотрубками (SWCNT). В качестве еще одного примера, углеродные нанотрубки 172 являются многостенными углеродными нанотрубками (MWCNT). В качестве еще одного примера, углеродные нанотрубки 172 являются предварительно напряженными многостенными углеродными нанотрубками (PSMWCNT). В качестве другого примера, углеродные нанотрубки 172 представляют собой комбинацию одностенных, многостенных и/или предварительно напряженных многостенных углеродных нанотрубок.
[0066] Предварительно напряженные многостенные углеродные нанотрубки могут быть выполнены в соответствии с известными технологиями. В качестве одного примера, предварительно напряженные многостенные углеродные нанотрубки могут быть получены посредством размещения многостенных углеродных нанотрубок внутри взрывной камеры и использования взрыва для быстрого увеличения давления, чтобы заставить стенки многостенных углеродных нанотрубок сжаться до расстояний, на которых преобладают ван-дер-ваальсовы силы. В качестве одного примера, предварительно напряженные многостенные углеродные нанотрубки могут быть получены путем воздействия на многостенные углеродные нанотрубки излучением с увеличением давления.
[0067] В одном конкретном неограничивающем примере предварительно напряженные многостенные углеродные нанотрубки могут характеризоваться расстояниями между стенками в диапазоне от приблизительно 0,22 нм до приблизительно 0,28 нм (например, по сравнению с приблизительно 0,34 нм для обычных многостенных углеродных нанотрубок). Преимущества, обеспечиваемые предварительно напряженными многостенными углеродными нанотрубками, могут включать в себя увеличенный предел прочности на сдвиг между стенками, который в свою очередь увеличивает возможность по передаче нагрузок по сравнению с обычными многостенными углеродными нанотрубками. Указанное обеспечивает предел прочности на растяжение в осевом направлении, при этом модуль Юнга на приблизительно 20 процентов выше, чем у обычных углеродных нанотрубок (CNT).
[0068] В другом конкретном неограничивающем примере содержащая наноматериал структура 110 является содержащей борный наноматериал структурой 178, а наноматериалы 112 являются борными наноматериалами 180. Соответственно, содержащая борный наноматериал структура 178 включает в себя борные наноматериалы 180, связанные с поверхностью листа 108 носителя. В качестве примеров, (явно не показано), борные наноматериалы 180 включают в себя (например, выполнены в виде) борные наночастицы, борные нанотрубки, борные наносферы, квази плоские кластеры бора, слоистый бор, твердые частицы квазикристаллического бора или комбинацию указанного. В раскрытии настоящего изобретения учитывается, что бор может быть подходящим материалом для экранирования от воздействия нейтронов как простого материала, так и соединения.
[0069] В другом конкретном неограничивающем примере содержащая наноматериал структура 110 включает в себя соединения, например, содержащие бор (например, нитрид бора).
[0070] В других общих неограничивающих примерах содержащая наноматериал структура 110 включает в себя наноматериалы 112, имеющие форму других слоистых, пластинчатых наноматериалов или наноматериалов, в которых преобладают ван-дер-ваальсовы силы, содержащих, например, нанотрубки на основе гексагонального нитрида бора (hBN), дисульфида молибдена (MoS2), дисульфида вольфрама (WS2), нитрида бора и т.п., или комбинацию указанного.
[0071] В других примерах для образования содержащей наноматериал структуры 110 используют другие наноматериалы 112. Конкретные используемые наноматериалы 112 могут быть выбраны, например, на основании одного или более из следующего: необходимой эффективности экранирования, необходимых рабочих электромагнитных характеристик и т.п.
[0072] Плотность наноматериалов 112, образующих содержащие наноматериал структуры 110 на листе 108 носителя, может зависеть от различных факторов, содержащих, но без ограничения, размер и/или геометрию наноматериалов 112, тип наноматериалов 112, конкретное применение содержащей наноматериал структуры 110 (например, необходимой эффективности экранирования или ослабления на конкретных радиочастотах, необходимый уровень защиты от удара молнии, необходимый уровень удельной проводимости, необходимое поверхностное удельное сопротивление и т.п.), необходимую толщину содержащей наноматериал структуры 110, необходимый вес содержащей наноматериал структуры 110, и т.п.
[0073] В качестве одного конкретного неограничивающего примера, наноматериалы 112 имеют граммаж приблизительно 1 грамм на квадратный метр (г/м2). В качестве одного конкретного неограничивающего примера, наноматериалы 112 имеют относительную плотность меньше, чем приблизительно 1,0.
[0074] В одном примере содержащий наноматериал композитный лист 104 представляет собой слоистый материал, так что содержащая наноматериал структура 110 постоянно связана с листом 108 носителя. В качестве одного примера, содержащая наноматериал структура 110 включает в себя хаотично ориентированные, равномерно распределенные структуры наноматериалов 112 (например, нанотрубки 132).
[0075] В качестве одного конкретного неограничивающего примера, содержащая наноматериал структура 110 (например, структура 164 на основе углеродных наноматериалов) имеет граммаж приблизительно 1 грамм наноматериала 112 (например, углеродного наноматериала 170) на квадратный метр (г/м2). В качестве еще одного конкретного неограничивающего примера, содержащая наноматериал структура 110 (например, структура 164 на основе углеродных наноматериалов) имеет граммаж по меньшей мере 1 грамм наноматериала 112 (например, углеродного наноматериала 170) на квадратный метр (г/м2).
[0076] Смоляная система 106 включает в себя любой подходящий связующий материал 140. Связующий материал 140 обеспечивает средство для связывания и удержания армированного волокнами листа 102 и содержащего наноматериал композитного листа 104 вместе с получением непрерывной твердой формы. В качестве одного примера, связующий материал 140 включает в себя смолу 146, например, эпоксидную смолу, полимерную смолу (например, реактопласт, термопласт или резину) и т.п. В качестве одного примера, смоляная система 106 включает в себя однокомпонентную эпоксидную систему, с использованием латентного (например, с низкой реакционной способностью) отверждающего агента (также называемого как смола В-стадии или эпоксидная смола). В качестве еще одного примера, смоляная система 106 включает в себя неотвержденную смоляную систему. В качестве другого примера, смоляная система 106 также включает в себя подходящий отверждающий агент (явно не показано). Рассматриваются также другие типы смоляных систем.
[0077] Со ссылкой на ФИГ. 2 и 3 и со ссылкой на ФИГ. 1, согласно одному примеру предварительно пропитанный проводящий композитный лист 100 представляет собой слоистый материал, содержащий множество слоев материала. Армированный волокнами лист 102 формирует (например, образует) по меньшей мере один слой (например, слой 148 армированного волокнами материала). Содержащая наноматериал структура 110 образует по меньшей мере один слой (например, слой 150 наноматериала, такой как слой углеродного наноматериала, слой борного наноматериала и т.д.). Лист 108 носителя образует по меньшей мере один слой (например, слой 152 материала носителя). Таким образом, в качестве одного примера, содержащий наноматериал композитный лист 104 образует комбинационный слой (например, слой 154 композиционного материала на основе наноматериалов, такой как слой композиционного материала на основе углеродных наноматериалов, слой композиционного материала на основе наноматериалов в виде бора и т.д.), выполненный из слоя 150 наноматериала и слоя 152 материала носителя. Хотя в примерах по ФИГ. 2 и 3 показан только один слой 148 армированного волокнами материала, в других примерах предварительно пропитанный проводящий композитный лист 100 включает в себя дополнительные слои армированного волокнами материала (явно не показано).
[0078] В зависимости от типа и/или геометрии наноматериалов 112 (например, нанотрубок 132, наносфер 134, наночастиц 130 и т.д.) размер наноматериалов 112 может отличаться. В качестве одного конкретного неограничивающего примера, нанотрубки 132 имеют чрезвычайно высокое относительное удлинение (отношение длины к диаметру), например, по меньшей мере 2500:1. В качестве одного примера, нанотрубки 132 имеют длину в диапазоне от приблизительно 0,5 мм до приблизительно 4 мм и диаметр в диапазоне от приблизительно 1 нм до приблизительно 50 нм. Также рассматриваются другие подходящие размеры наноматериалов 112.
[0079] Вследствие небольшого размера наноматериалов 112 по меньшей мере часть наноматериалов 112 может по меньшей мере частично быть рассеяна по всему листу 108 носителя и встроена в лист 108 носителя. В качестве одного примера, по меньшей мере часть наноматериалов 112 проникает и рассеивается по меньшей мере частично по толщине (например, сквозь толщину) (явно не обозначено) листа 108 носителя и спутыватся с листом 108 носителя и встраивается в него. Соответственно, содержащая наноматериал структура 110 эффективно соединена с листом 108 носителя.
[0080] В одном примере наноматериалы 112 сконцентрированы возле (например, возле или около) поверхности листа 108 носителя. В качестве еще одного примера, наноматериалы 112 частично рассеяны и спутаны по всей толщине листа 108 носителя. В качестве другого примера, наноматериалы 112 полностью рассеяны и спутаны по всей толщине листа 108 носителя.
[0081] Таким образом, в качестве одного примера и как показано на ФИГ. 2 и 3, по меньшей мере часть наноматериалов 112 рассеяна по толщине листа 108 носителя и спутана с листом 108 носителя для связывания (например, постоянного связывания) содержащей наноматериал структуры 110 с листом 108 носителя. Соответственно, в качестве одного примера, содержащая наноматериал структура 110 представляет собой листовую структуру (например, выполнена в виде листовой структуры), которая включает в себя систему спутанных наноматериалов 112 (например, структуру углеродных наночастиц, содержащую спутанную систему наночастиц 130, структуру углеродных нанотрубок, содержащую систему спутанных нанотрубок 132, структуру углеродных наносфер, содержащую спутанную систему наносфер 134 и графеновую структуру, содержащую множество плоских кластеров (multi-platelet) или многослойную систему графена 136). В качестве одного примера, наноматериалы 112 хаотично распределены или ориентированы на поверхности листа 108 носителя. В качестве еще одного примера, наноматериалы 112 равномерно распределены или ориентированы на поверхности листа 108 носителя.
[0082] В одном примере спутывание между наноматериалами 112 происходит в различных местах 160 перехода между различными наноматериалами 112. Система спутанных наноматериалов 112 включает в себя достаточное количество наноматериалов 112 для обеспечения достаточного количества мест 160 перехода для получения стабильной содержащей наноматериал структуры 110.
[0083] В одном примере и как показано на ФИГ. 2, содержащий наноматериал композитный лист 104 ориентирован таким образом, что лист 108 носителя находится возле (например, в контакте) армированного волокнами листа 102, а содержащая наноматериал структура 110 находится напротив армированного волокнами листа 102. По существу, содержащая наноматериал структура 110 образует одну внешнюю поверхность предварительно пропитанного проводящего композитного листа 100.
[0084] В качестве еще одного примера и как показано на ФИГ. 3, содержащий наноматериал композитный лист 104 ориентирован таким образом, что содержащая наноматериал структура 110 находится возле (например, в контакте) армированного волокнами листа 102, а лист 108 носителя находится напротив армированного волокнами листа 102. По существу, когда содержащий наноматериал композитный лист 104 (например, лист 108 носителя) включает в себя металлическое покрытие 124 (например, никелевое покрытие 126), поверхность листа 108 носителя, имеющая металлическое покрытие 124, образует одну внешнюю поверхность предварительно пропитанного проводящего композитного листа 100.
[0085] Ориентация содержащего наноматериал композитного листа 104 относительно армированного волокнами листа 102 может зависеть от различных факторов, таких как необходимые механические и/или электрические характеристики предварительно пропитанного проводящего композитного листа 100. В качестве одного примера, когда первичной задачей является защита от удара молнии, содержащий наноматериал композитный лист 104 может быть ориентирован таким образом, что металлическое покрытие 124 находится на внешней поверхности предварительно пропитанного проводящего композитного листа 100 (например, образует внешнюю поверхность предварительно пропитанного проводящего композитного листа 100) (ФИГ. 3). В качестве еще одного примера, когда первичной задачей является экранирование от электромагнитных помех, содержащий наноматериал композитный лист 104 может быть ориентирован таким образом, что содержащая наноматериал структура 110 находится на внешней поверхности предварительно пропитанного проводящего композитного листа 100 (например, образует внешнюю поверхность предварительно пропитанного проводящего композитного листа 100) (ФИГ. 2).
[0086] В одном примере и как показано на ФИГ. 3, когда содержащий наноматериал композитный лист 104 ориентирован таким образом, что содержащая наноматериал структура 110 находится возле (например, в контакте) армированного волокнами листа 102, наноматериалы 112, образующие содержащей наноматериал структуры 110, сконцентрированы между листом 108 носителя и армированным волокнами листом 102. В другом примере по меньшей мере часть наноматериалов 112 по меньшей мере частично рассеяны в армированном волокнами листе 102 и спутаны с армированным волокнами листом 102 для связывания (например, постоянного связывания) содержащей наноматериал структуры 110 с армированным волокнами листом 102.
[0087] Со ссылкой на ФИГ. 4 раскрыт один пример системы 500 для изготовления содержащего наноматериал композитного листа 104. В одном примере содержащий наноматериал композитный лист 104 выполнен посредством нанесения суспензии 508 наноматериалов 112 (например, углеродных наноматериалов 168, борных наноматериалов 180 и т.д.) и жидкости 510 на поверхность листа 108 носителя. Суспензию 508 по меньшей мере частично фильтруют через лист 108 носителя для построения содержащей наноматериал структуры 110 на поверхности листа 108 носителя. В одном примере давление и/или тепло прикладывают к указанной комбинации для связывания содержащей наноматериал структуры 110 (например, наноматериалов 112) и листа 108 носителя друг с другом с образованием содержащего наноматериал композитного листа 104.
[0088] В одном примере система 500 включает в себя рулон листа 108 носителя (в целом упомянутый в настоящем документе как рулон 502). Пара первых роликов 504 тянет лист 108 носителя с рулона 502 и направляет или подправляет лист 108 носителя вдоль маршрута обработки. В качестве примеров, первые ролики 504 являются направляющими роликами, прижимными роликами, захватными роликами или т.п.
[0089] В одном примере наноматериалы 112 и жидкость 510 смешивают с образованием суспензии 508 наноматериалов 112 и жидкости 510 (например, текучей смеси или взвеси наноматериалов 112, находящейся во взвешенном состоянии в жидкости 510). Жидкость 510 может представлять собой любой подходящий диспергирующий жидкий или текучий материал носителя, в котором наноматериалы 112 диспергированы или суспендированы. В целом, в качестве одного примера жидкость 510 не вступает в реакцию с наноматериалами 112 (например, наноматериалы 112 нерастворимы в жидкости 510). В качестве иллюстративного примера, жидкость 510 представляет собой воду. В качестве других примеров, жидкость 510 представляет собой органический растворитель, кислоту, смолу, (например, термопластическую или эпоксидную смолу) или любую подходящую диспергирующую жидкость. В других примерах жидкость 510 также включает в себя одно или более соединений для улучшения и/или стабилизации дисперсии и взвеси наноматериалов 112 в жидкости 510.
[0090] Для создания наноматериалов 112 могут быть использованы различные известные химические процессы. Например, в качестве наноматериалов 112 могут быть использованы различные типы нанотрубок 132 (например, углеродные нанотрубки 172, борные нанотрубки и т.д.), выполненные согласно известным технологиям. В одном примере нанотрубки 132 выращивают на листе (например, листе нержавеющей стали). Выращенные нанотрубки 132 затем могут быть соскоблены с листа.
[0091] В одном примере система 500 включает в себя формовочный стол 506. Взаимодействие между наноматериалами 112 и листом 108 носителя для построения содержащей наноматериал структуры 110 происходит на формовочном столе 506. В качестве одного примера формовочный стол 506 включает в себя проволочную сетку или экран, достаточные для поддержки листа 108 носителя при подаче суспензии 508 (например, ее наливании, разбрызгивании и т.д.) поверх листа 108 носителя. При выкладывании суспензии 508 (например, наливании) поверх листа 108 носителя суспензия 508 растекается по поверхности листа 108 носителя. Жидкость 510 проходит через лист 108 носителя, и происходит фильтрация наноматериалов 112 (например, просеивание и удержание) листом 108 носителя (например, на и/или по меньшей мере частично ниже поверхности листа 108 носителя) с образованием содержащей наноматериал структуры 110.
[0092] В одном приведенном примере лист 108 носителя поддерживается на транспортере (например, конвейерной ленте) (явно не показано), который переносит лист 108 носителя вдоль маршрута обработки. Транспортер может быть сеткой или экраном, достаточным для поддержки листа 108 носителя в плоскости при подаче суспензии 508 поверх листа 108 носителя и ее фильтрования листом 108 носителя.
[0093] В одном примере система 500 также включает в себя вакуумную зону (явно не показано) возле (например, ниже) формовочного стола 506, выполненного с возможностью создания давления вакуума, достаточного для отсасывания суспензии 508 сверху (например, с верхней поверхности) листа 108 носителя и через лист 108 носителя, при одновременном обеспечении спутывания наноматериалов 112 на поверхности и их осаживания на лист 108 носителя с проникновением в него (например, по меньшей мере с частичным диспергированием через него).
[0094] В одном примере система 500 включает в себя одну или более сушилок 512 (например, для подачи тепла) и/или один или более вторых роликов 514 (например, для приложения давления или давления и тепла). Сушилки 512 расположены возле (например, у или около) связанной комбинации содержащей наноматериал структуры 110 и листа 108 носителя вдоль маршрута обработки следом за формовочным столом 506. В качестве одного примера, сушилки 512 выполнены с возможностью сушки связанной комбинации содержащей наноматериал структуры 110 и листа 108 носителя (например, удаления большей части или всей оставшейся жидкости 510) и образования содержащего наноматериал композитного листа 104.
[0095] В качестве одного примера, вторые ролики 514 выполнены с возможностью натягивания или направления связанной комбинации содержащей наноматериал структуры 110 и листа 108 носителя вдоль маршрута обработки. Вторые ролики 514 также выполнены с возможностью сжатия связанной комбинации содержащей наноматериал структуры 110 и листа 108 носителя с образованием содержащего наноматериал композитного листа 104. В качестве примеров, вторые ролики 514 являются направляющими роликами, прижимными роликами, захватными роликами или т.п.
[0096] В качестве одного примера, вторые ролики 514 являются нагревательными роликами, выполненными с возможностью увеличения температуры связанной комбинации содержащей наноматериал структуры 110 и листа 108 носителя, например для сушки связанной комбинации содержащей наноматериал структуры 110 и листа 108 носителя во время сжатия связанной комбинации содержащей наноматериал структуры 110 и листа 108 носителя вторыми роликами 514. Хотя в примере по ФИГ. 4 показана одна пара противоположных вторых роликов 514, в других примерах дополнительные пары роликов расположены вдоль маршрута обработки для постепенного сжатия (например, на величину приблизительно от 0,5 мил (0,01 мм) до приблизительно 1,0 мил (0,025 мм)) связанной комбинации содержащей наноматериал структуры 110 и листа 108 носителя, например, в несколько этапов.
[0097] В примерном варианте реализации связанную комбинацию содержащей наноматериал структуры 110 и листа 108 носителя нагревают до температуры от приблизительно 200°F (93°С) до приблизительно 300°F (149°С) (например, 220°F (104°С)) для удаления жидкости 510 и/или сушки содержащего наноматериал композитного листа 104 (например, образования сухого содержащего наноматериал композитного листа).
[0098] В примерном варианте реализации связанную комбинацию содержащей наноматериал структуры 110 и листа 108 носителя сжимают (например, после нагревания) от толщины величиной приблизительно 8 мил (0,20 мм) с образованием содержащего наноматериал композитного листа 104, имеющего толщину приблизительно 6 мил (0,152 мм) (например, 6,3 (0,160 мм)) (например, сжатого содержащего наноматериал композитного листа). Приложение тепла, давления или комбинации тепла и давления приводит к связыванию и/или встраиванию содержащей наноматериал структуры 110 и листа 108 носителя вместе. В качестве одного примера, прикладываемое давление и/или тепло является одинаковым и способствует созданию содержащего наноматериал композитного листа 104, который является однородным и цельным (например, однородного и цельного содержащего наноматериал композитного листа).
[0099] Приложение давления и/или тепла к комбинации содержащей наноматериал структуры 110 и листа 108 носителя также может быть упомянуто как создание слоистого продукта. В качестве одного примера, приложение давления и/или тепла к комбинации содержащей наноматериал структуры 110 и листа 108 носителя также приводит к рассеиванию наноматериалов 112 в листе 108 носителя и встраиванию в лист 108 носителя, например, для связывания содержащей наноматериал структуры 110 и листа 108 носителя друг с другом.
[00100] После приложения давления и/или тепла (например, этапа приложения) содержащий наноматериал композитный лист 104 может быть скручен в рулон содержащего наноматериал композитного листа 104 (в целом упоминаемый в настоящем документе как рулон 516).
[00101] Со ссылкой на ФИГ. 2 и 3 и со ссылкой на ФИГ. 1, согласно одному примеру предварительно пропитанный проводящий композитный лист 100 включает в себя защитный лист 156. В качестве одного примера, защитный лист 156 с возможностью открепления соединен с армированным волокнами листом 102 напротив содержащего наноматериал композитного листа 104. Защитный лист 156 может защищать предварительно пропитанный проводящий композитный лист 100, например, при скручивании. В целом, защитный лист 156 удаляют с предварительно пропитанного проводящего композитного листа 100 перед использованием предварительно пропитанного проводящего композитного листа 100 в конкретном применении, например, при использовании для изготовления композитной структуры 400 (ФИГ. 11). Защитный лист 156 также может быть упомянут как защитный слой или снимаемая пленка. В качестве примеров, защитный лист 156 включает в себя лист стеклянного материала (например, выполнен в виде листа стеклянного материала) на основе политетрафторэтилена, такого как многослойное стекло ARMALONTM на основе политетрафторэтилена, бумагу, полиэфирную пленку, лист полиэтилентерефталата (PET) (например, MYLAR ®) и т.п.
[00102] Со ссылкой на ФИГ. 5 раскрыт один пример способа 200. Способ 200 является примерной реализацией раскрытого способа изготовления предварительно пропитанного проводящего композитного листа 100 (ФИГ. 1). Как показано на ФИГ. 6, система 300 является примерной реализацией раскрытой системы для изготовления предварительно пропитанного проводящего композитного листа 100, например, согласно способу 200. В способе 200 могут быть выполнены изменения, дополнения или опущения без отхода от сущности и объема раскрытия настоящего изобретения. Способ 200 может включать больше, меньше этапов или другие этапы. Кроме того, этапы могут быть выполнены в любом подходящем порядке.
[00103] Со ссылкой на ФИГ. 5, согласно одному примеру способ 200 включает этап обеспечения содержащего наноматериал композитного листа 104 (например, композитного листа 162 на основе углеродных наноматериалов, композитного листа 176 на основе борных наноматериалов и т.д.), как показано в блоке 202.
[00104] В одном примере способ 200 включает этап обеспечения армированного волокнами листа 102, как показано в блоке 204.
[00105] В одном примере способ 200 включает этап обеспечения смоляной системы 106, как показано в блоке 206.
[00106] В одном примере способ 200 включает этап соединения содержащего наноматериал композитного листа 104, армированного волокнами листа 102 и смоляной системы 106 с образованием составного листа 158, как показано в блоке 208.
[00107] Со ссылкой на ФИГ. 6 и со ссылкой на ФИГ. 5, согласно одному примеру система 300 включает в себя пару соединительных роликов 308. В одном примере этап соединения содержащего наноматериал композитного листа 104, армированного волокнами листа 102 и смоляной системы 106 с образованием составного листа 158 (блок 208) включает в себя пропускание содержащего наноматериал композитного листа 104, армированного волокнами листа 102 и смоляной системы 106 через пару соединительных роликов 308. В качестве примеров, указанная пара соединительных роликов 308 (например, каждый соединительный ролик) включает в себя прижимные ролики, захватные ролики, обжимные ролики или т.п. Указанная пара соединительных роликов 308 выполнена с возможностью приложения первой силы F1 сжатия (например, высокого давления) к содержащему наноматериал композитному листу 104, армированному волокнами листу 102 и смоляной системе 106 с образованием составного листа 158. В качестве одного примера, указанная пара соединительных роликов 308 включает в себя силовые ролики, которые сжимают содержащий наноматериал композитный лист 104, армированный волокнами лист 102 и смоляную систему 106 друг с другом с образованием слоистого продукта. Таким образом, в качестве одного примера, составной лист 158 представляет собой слоистый материал.
[00108] В одном примере указанная пара соединительных роликов 308 разделена первым расстоянием D1. В качестве иллюстративного примера, первое расстояние D1 между соединительными роликами 308 составляет величину между приблизительно 16 мил (0,40 мм) и приблизительно 18 мил (0,45 мм). В качестве еще одного примера, первое расстояние D1 между соединительными роликами 308 составляет величину между приблизительно 14 мил (0,36 мм) и приблизительно 20 мил (0,51 мм). Первую силу F1 сжатия создают, когда содержащий наноматериал композитный лист 104, армированный волокнами лист 102 и смоляная система 106 проходят между указанной парой соединительных роликов 308. Между указанной парой соединительных роликов 308 в месте зажима (показано, но явно не обозначено) создается высокое давление. Место зажима указанной пары соединительных роликов 308 является местом, в котором сходятся соединительные ролики 308. Высокое давление, созданное указанной парой соединительных роликов 308 (в месте зажима), приводит содержащий наноматериал композитный лист 104, армированный волокнами лист 102 и смоляную систему 106 в тесный контакт, а также обеспечивает возможность выдавливания любых пузырьков или вспучиваний, которые могут вызвать недостаточное связывание. В других примерах могут быть использованы другие первые расстояния D1 между соединительными роликами 308. Конкретное используемое первое расстояние D1 может быть выбрано, например, с учетом материалов, используемых для содержащего наноматериал композитного листа 104, армированного волокнами листа 102 и/или смоляной системы 106, конкретной необходимой первой силы F1 сжатия и т.п.
[00109] Давление, прикладываемое первой силой F1 сжатия, задается расстоянием между соединительными роликами 308 (расстоянием D1), подходящим для соединения содержащего наноматериал композитного листа 104, армированного волокнами листа 102 и смоляной системы 106 (например, их приведения в тесный контакт). Прикладываемое давление вызывает начальное образование слоистой структуры из содержащего наноматериал композитного листа 104, армированного волокнами листа 102 и смоляной системы 106. Как описано ниже в настоящем документе, прикладывают тепло, которое обеспечивает последующую возможность протекания смоляной системы 106 и пропитывание ею содержащего наноматериал композитного листа 104 и армированного волокнами листа 102.
[00110] В других примерах этап соединения содержащего наноматериал композитного листа 104, армированного волокнами листа 102 и/или смоляной системы 106 с образованием составного листа 158 (блок 208) может включать химическое осаждение из паровой фазы (CVD) или физическое осаждение из паровой фазы (PVD) наноматериалов 112 на лист 108 носителя, горячее формование с вытяжкой содержащей наноматериал структуры 110 на лист 108 носителя, формование под давлением содержащей наноматериал структуры 110 (например, наноматериалов 112) с листом 108 носителя и т.п.
[00111] Со ссылкой на ФИГ. 5, согласно одному примеру способ 200 включает этап нагрева составного листа 158, как показано в блоке 210. Нагрев составного листа 158 может приводит к уменьшению вязкости смоляной системы 106 для того, чтобы подготовить смоляную систему 106 к встраиванию в весь содержащий наноматериал композитный лист 104 и армированный волокнами лист 102.
[00112] Со ссылкой на ФИГ. 6 и со ссылкой на ФИГ. 5, согласно одному примеру система 300 включает в себя нагревательную пластину 324. В одном примере этап нагрева составного листа 158 (блок 210) включает пропускание составного листа 158 поверх нагревательной пластины 324. Нагревательная пластина 324 расположена возле составного листа 158 по траектории перемещения составного листа 158 (например, ниже составного листа 158). В качестве одного примера, нагревательная пластина 324 включает в себя проводящую поверхность, имеющую контакт с составным листом 158. Нагревательная пластина 324 может увеличить температуру составного листа 158 до температуры, достаточной, чтобы вызвать протекание смолы 146 (ФИГ. 1) смоляной системы 106 (например, вызвать смачивание смоляной системы 106). Составной лист 158 (например, содержащий наноматериал композитный лист 104, армированный волокнами лист 102 и смоляную систему 106) нагревают до температуры, в которой смоляная система 106 (например, смола 146 из одной или более смоляных пленок 144) начинает течь и становится настолько вязкой, что обеспечивается возможность начала пропитывания содержащего наноматериал композитного листа 104 и армированного волокнами листа 102.
[00113] В качестве иллюстративного примера, нагревательная пластина 324 имеет рабочую температуру между приблизительно 200°F (93°С) и приблизительно 300°F (149°С). В качестве других примеров, другие рабочие температуры нагревательной пластины 324 также используются. Конкретные используемые рабочие температуры нагревательной пластины 324 могут быть выбраны, например, с учетом материалов, используемых для содержащего наноматериал композитного листа 104, армированного волокнами листа 102 и/или смоляной системы 106.
[00114] Со ссылкой на ФИГ. 5, согласно одному примеру способ 200 включает этап компактирования составного листа 158, как показано в блоке 212. Компактирование составного листа 158 приводит к встраиванию смоляной системы 106 по всему содержащему наноматериал композитному листу 104 и армированному волокнами листу 102 (например, приводит к проникновению смолы 146 через содержащий наноматериал композитный лист 104 и армированный волокнами лист 102).
[00115] Со ссылкой на ФИГ. 6 и со ссылкой на ФИГ. 5, согласно одному примеру система 300 включает в себя пары роликов 322 для компактирования (например, множество пар роликов для компактирования). В одном примере этап компактирования составного листа 158 (блок 212) включает пропускание составного листа 158 через последовательный ряд пар роликов 322 для компактирования. В качестве примеров, каждая пара роликов 322 для компактирования (например, каждый ролик для компактирования) включает в себя прижимные ролики, захватные ролики, обжимные ролики или т.п. В качестве одного примера, каждая пара роликов 322 для компактирования включает в себя силовые ролики, которые сжимают составной лист 158 вместе.
[00116] Каждая пара роликов 322 для компактирования выполнена с возможностью приложения последовательно увеличивающейся силы сжатия (например, высокого давления) к составному листу 158, созданному благодаря постепенно уменьшающемуся расстоянию между каждой последующей (например, расположенной далее в технологической цепочке) парой роликов 322 для компактирования. Пары роликов 322 для компактирования прикладывают давление (например, постепенно увеличивающееся давление), чтобы вызвать пропитывание содержащего наноматериал композитного листа 104 и армированного волокнами листа 102 смоляной системой 106. Давление (например, силы F2, F3, F4 сжатия), прикладываемое парами роликов 322 для компактирования, продавливает смоляную систему 106 (например, смолу 146) через содержащий наноматериал композитный лист 104 и армированный волокнами лист 102 и, таким образом, приводит к получению объединенного предварительно пропитанного проводящего композитного листа 100.
[00117] В качестве иллюстративного примера, каждая последующая одна из множества пар роликов 322 для компактирования уменьшает расстояние между роликами для компактирования приблизительно на величину 0,5 мил (0,01 мм) от предыдущей одной из множества пар роликов 322 для компактирования. В качестве еще одного примера, в каждой последующей паре из множества пар роликов 322 для компактирования уменьшается расстояние между роликами для компактирования (например, соответствующей пары роликов для компактирования) на величину приблизительно 0,25 мил(0,006 мм) и приблизительно 1 мил (0,025 мм) по сравнению с предыдущей парой из множества пар роликов 322 для компактирования.
[00118] В одном примере первая пара роликов 322а для компактирования разделена вторым расстоянием D2. В качестве иллюстративного примера, второе расстояние D2 между первыми роликами 322а для компактирования составляет величину между приблизительно 16 мил (0,40 мм) и приблизительно 17 мил (0,43 мм). В качестве еще одного примера, второе расстояние D2 между первыми роликами 322а для компактирования составляет величину между приблизительно 14 мил (0,36 мм) и приблизительно 19 мил (0,48 мм). Вторую силу F2 сжатия создают, когда составной лист 158 проходит между первой парой роликов 322а для компактирования. Между первой парой роликов 322а для компактирования в месте зажима (показано, но явно не обозначено) создается высокое давление. Место зажима первой пары роликов 322 для компактирования является местом, в котором сходятся первые ролики 322а для компактирования. Высокое давление, созданное первой парой роликов 322а для компактирования (в месте зажима), сжимает составной лист 158. В качестве других примеров также используются другие вторые расстояния D2 между роликами 322а для компактирования. Конкретное используемое второе расстояние D2 может быть выбрано, например, с учетом материалов, используемых для содержащего наноматериал композитного листа 104, армированного волокнами листа 102 и/или смоляной системы 106, конкретной необходимой второй силы F2 сжатия и т.п.
[00119] В одном примере вторая пара роликов 322b для компактирования разделена третьим расстоянием D3. В качестве иллюстративного примера, третье расстояние D3 между вторыми роликами 322b для компактирования составляет величину между приблизительно 15,5 мил (0,39 мм) и приблизительно 16,5 мил (0,42 мм). В качестве еще одного примера, третье расстояние D3 между вторыми роликами для компактирования составляет величину между приблизительно 13,5 мил (0,34 мм) и приблизительно 18,5 мил (0,47 мм). Третью силу F3 сжатия создают, когда составной лист 158 проходит между второй парой роликов 322b для компактирования. Между второй парой роликов 322b для компактирования в месте зажима (показано, но явно не обозначено) создается высокое давление. Место зажима первой пары роликов 322b для компактирования является местом, в котором сходятся вторые ролики 322b для компактирования. Высокое давление, созданное второй парой роликов 322а для компактирования (в месте зажима), дополнительно сжимает составной лист 158. В качестве других примеров также используются другие третьи расстояния D3 между вторыми роликами 322b для компактирования. Конкретное используемое второе расстояние D2 может быть выбрано, например, с учетом материалов, используемых для содержащего наноматериал композитного листа 104, армированного волокнами листа 102 и/или смоляной системы 106, конкретной необходимой третьей силы F3 сжатия и т.п.
[00120] В одном примере третья пара роликов 322с для компактирования разделена четвертым расстоянием D4. В качестве иллюстративного примера, четвертое расстояние D4 между третьими роликами 322с для компактирования составляет величину между приблизительно 15 мил (0,38 мм) и приблизительно 16 мил (0,41 мм). В качестве еще одного примера, четвертое расстояние D4 между третьими роликами 322с для компактирования составляет величину между приблизительно 13 мил (0,33 мм) и приблизительно 18 мил (0,46 мм). Четвертую силу F4 сжатия создают, когда составной лист 158 проходит между третьей парой роликов 322с для компактирования. Между третьей парой роликов 322с для компактирования в месте зажима (показано, но явно не обозначено) создается высокое давление. Место зажима третьей пары роликов 322с для компактирования является местом, в котором сходятся третьи ролики 322с для компактирования. Высокое давление, созданное третьей парой роликов 322с для компактирования (в месте зажима), еще больше сжимает составной лист 158. В качестве других примеров также используются другие третьи расстояния D3 между третьими роликами 322с для компактирования. Конкретное используемое третье расстояние D3 может быть выбрано, например, с учетом материалов, используемых для содержащего наноматериал композитного листа 104, армированного волокнами листа 102 и/или смоляной системы 106, конкретной необходимой четвертой силой F4 сжатия и т.п.
[00121] Со ссылкой на ФИГ. 5, согласно одному примеру способ 200 включает этап охлаждения составного листа 158, как показано в блоке 214. Охлаждение составного листа 158 приводит к схватыванию или отверждению смоляной системы 106.
[00122] Со ссылкой на ФИГ. 6 и со ссылкой на ФИГ. 5, согласно одному примеру система 300 включает в себя охладительную пластину 326. В одном примере этап охлаждения составного листа 158 (блок 214) включает пропускание составного листа 158 поверх охладительной пластины 326. Охладительная пластина 326 расположена возле составного листа 158 по траектории перемещения составного листа 158 (например, ниже составного листа 158). В качестве одного примера, охладительная пластина 326 включает в себя проводящую поверхность, имеющую контакт с составным листом 158. Охладительная пластина 326 может уменьшить температуру составного листа 158 до температуры, достаточной, чтобы вызвать отверждение (например, частичное отверждение) смолы 146 (ФИГ. 1) смоляной системы 106. Составной лист 158 (например, содержащий наноматериал композитный лист 104, армированный волокнами лист 102 и объединенную смоляную систему 106) охлаждают до температуры, при которой прекращается протекание смоляной системы 106 (например, смолы 146 из одной или более смоляных пленок 144) и, таким образом, получают предварительно пропитанный проводящий композитный лист 100, который затем может быть использован в процессе производства композитной структуры 400 (ФИГ. 11).
[00123] В качестве иллюстративного примера, охладительная пластина 326 имеет рабочую температуру между приблизительно 55°F (12,8°С) и приблизительно 60°F (15,6°С). В качестве других примеров также используются другие рабочие температуры охладительной пластины 326. Конкретные используемые рабочие температуры охладительной пластины 326 могут быть выбраны, например, с учетом материалов, используемых для содержащего наноматериал композитного листа 104, армированного волокнами листа 102 и/или смоляной системы 106.
[00124] Со ссылкой на ФИГ. 5, согласно одному примеру способ 200 включает этап подрезки составного листа 158, как показано в блоке 216. Подрезка составного листа 158 позволяет получить конечный предварительно пропитанный проводящий композитный лист 100, имеющий размер, точно подходящий для одного или более конкретных применений, таких как использование с композитной структурой 400 (ФИГ. 11).
[00125] Со ссылкой на ФИГ. 6 и со ссылкой на ФИГ. 5, согласно одному примеру система 300 включает в себя резак 328 (например, по меньшей мере один резак). Согласно одному примеру этап подрезки составного листа 158 (блок 216) включает резку или продольную резку составного листа 158 резаком 328 с получением заранее определенной (например, необходимой) ширины.
[00126] Со ссылкой на ФИГ. 6, согласно одному примеру система 300 включает в себя натяжное устройство 330. Натяжное устройство 330 выполнено с возможностью вытягивания содержащего наноматериал композитного листа 104, армированного волокнами листа 102 и смоляной системы 106 из соответствующих подающих бобин и перемещения составного листа 158 по траектории перемещения. В качестве одного примера, натяжное устройство 330 выполнено с возможностью приложения к составному листу 158 силы величиной между приблизительно 30 фунтов (133 Н) и приблизительно 50 фунтов (222 Н). В одном примере натяжное устройство 330 также выполнено с возможностью управления скоростью подачи составного листа 158 по траектории перемещения. В качестве одного примера, натяжное устройство 330 перемещает составной лист 158 со скоростью подачи меньше, чем приблизительно 5 фут/мин. В качестве еще одного примера, натяжное устройство 330 перемещает составной лист 158 со скоростью подачи между приблизительно 1 фут/мин и приблизительно 3 фут/мин. В качестве еще одного примера, натяжное устройство 330 перемещает составной лист 158 со скоростью подачи между приблизительно 1 фут/мин и приблизительно 2 фут/мин. В качестве другого примера, натяжное устройство 330 перемещает составной лист 158 со скоростью подачи приблизительно 1 фут/мин. Скорость или скорость подачи всей линии может быть точно настраиваемой в соответствии с производимым продуктом и применением.
[00127] Со ссылкой на ФИГ. 6 и со ссылкой на ФИГ. 7-10, содержащий наноматериал композитный лист 104, армированный волокнами лист 102 и смоляная система 106 могут быть обеспечены различными способами и/или в различных формах. В качестве одного примера, система 300 включает в себя бобину 302 для подачи содержащего наноматериал композитного листа, такого как рулон непрерывного содержащего наноматериал композитного листа 104 (например, бобину для подачи содержащего углеродный наноматериал композитного листа, бобину для подачи композитного листа на основе борных наноматериалов и т.д.). В качестве одного примера, система 300 также включает в себя бобину 304 для подачи армированного волокнами листа (например, рулона армированного непрерывными волокнами листа 102). В качестве одного примера, система 300 также включает в себя бобину 306 для подачи смоляной системы (например, рулона непрерывной смоляной пленки 144). В общем случае, при использовании в настоящем документе термин "непрерывный" означает удлиненный лист, имеющий длину, которая на несколько порядков больше, чем ширина.
[00128] В одном примере содержащий наноматериал композитный лист 104, армированный волокнами лист 102 и смоляная система 106 предоставляют в виде отдельных компонентов материала. В другом примере смоляная система 106 по меньшей мере частично объединена по меньшей мере с одним из содержащего наноматериал композитного листа 104 и/или армированного волокнами листа 102.
[00129] На ФИГ. 7 показан один пример конфигурации материалов смоляной пленки 144, содержащего наноматериал композитного листа 104 и армированного волокнами листа 102, например, при пропускании через пару соединительных роликов 308.
[00130] В одном примере смоляная система 106 по меньшей мере частично образована смоляной пленкой 144. В качестве одного примера, смоляную пленку 144 подают, например, с бобины 310 для подачи смоляной пленки. В качестве одного конкретного неограничивающего примера, смоляная пленка 144 является эпоксидной смоляной системой, такой как эпоксидная смола Cycom® 977-3 от компании Cytec Industries, Вудленд парк, штат Нью-Джерси. В качестве одного примера, смоляная пленка 144 имеет граммаж между приблизительно 45 грамм на квадратный метр (г/м2) и приблизительно 55 г/м2. Содержание смолы 146 (ФИГ. 1) из смоляной пленки 144 может быть подобрано специально в зависимости от необходимости и/или конкретной используемой смолы.
[00131] В других примерах для смоляной системы 106 используют различные другие смоляные материалы, например, другие смолы для аэрокосмической промышленности, включая реактопласты и термопласты. Неограничивающие примеры таких смоляных материалов включают в себя Cycom 5320-1, Torayca 3900-2, HexPly М21, HexPly М73, HexPly 8552, Cycom 970, Cycom 985, Cycom 1808, Cycom HST-7, P2Si 635LM, P2Si 700LM, Cetex ТС 1100, Cetex ТС 1000, Cetex ТС 1200, Cetex ТС 925 - FST, Cetex TC910, TenCate RS-50, TenCate E731, TenCate TC275-1, BTCy-2, BTCy-1A, TenCate TC420, TenCate EX-1522, TenCate TC250, TenCate BT250E-1 и т.п., или их комбинацию.
[00132] В одном примере содержащий наноматериал композитный лист 104 подают, например, с бобины 302 для подачи содержащего наноматериал композитного листа. В качестве одного примера, содержащий наноматериал композитный лист 104 имеет граммаж между приблизительно 65 г/м2 и приблизительно 85 г/м2.
[00133] В одном примере по меньшей мере часть смоляной системы 106 объединена с армированным волокнами листом 102. Таким образом, армированный волокнами лист 102 может быть предварительно пропитан смолой 146 (обозначен в настоящем документе как армированный волокнами предварительно пропитанный лист 312). В одном примере армированный волокнами предварительно пропитанный лист 312 подают, например, с бобины 304 для подачи армированного волокнами листа. В качестве одного конкретного неограничивающего примера, армированный волокнами предварительно пропитанный лист 312 представляет собой препрег на основе эпоксидной смолы/углеродного волокна, такой как препрег IM7/Cycom 977-3. В качестве одного примера, армированный волокнами предварительно пропитанный лист 312 имеет граммаж между приблизительно 190 г/м2 и приблизительно 220 г/м2. В одном примере содержание смолы 146 составляет между приблизительно 35 мас. % и приблизительно 50 мас. % армированного волокнами предварительно пропитанного листа 312. Содержание смолы 146 в армированном волокнами предварительно пропитанном листе 312 может быть подобрано специально в зависимости от необходимости.
[00134] В других примерах для армированного волокнами листа 102 используют различные другие волокнистые материалы или армированные волокнами материалы, например, другие армированные волокном волокна или материалы для аэрокосмической промышленности и армированные волокном волокна или материалы для автомобильной промышленности. Неограничивающие примеры такого армированного волокнами материала, включают в себя IM7, IM8, IMS60, IMS65, AS4, AS4A, AS4C, AS4D, AS7, IM2A, IM2C, IM6, IM9, IM10, НМ63, UTS50, ITS50, HTS45, STS40, НТА40, HTS40 МС, UMS40, UMS45, Е-стекло, S-стекло, стеклоткань 7781, 4581 quartz, Т300, T300J, Т400Н, Т650, T700S, T700G, Т800Н, T800S, T1000G, M30S, M30G, M35J, М40, M40J, M46J, M50J, M55J, M60J, IMA, кевлар, сверхвысокомолекулярный полиэтилен высокой плотности, Spectra, Dyneema, Zoltek РХ35, Zoltek PX30, Zoltek OX и т.п. или их комбинацию.
[00135] Хотя это явно не показано на ФИГ. 7, в другом примере смоляная пленка 144 и содержащий наноматериал композитный лист 104, перед пропусканием через пару соединительных роликов 308, комбинируют вместе с образованием слоистого материала, например, связанного вместе парой прижимных роликов с образованием комбинированного материала на основе содержащего углеродный наноматериал композитного листа и смоляной пленки. В качестве одного примера, содержание смоляной пленки 144 составляет между приблизительно 35 мас. % до приблизительно 50 мас. % полученного слоистого материала на основе содержащего углеродный наноматериал композитного листа и смоляной пленки.
[00136] На ФИГ. 8 показан один пример составного листа 158 согласно конфигурации материалов смоляной пленки 144, содержащего наноматериал композитного листа 104 и армированного волокнами предварительно пропитанного листа 312, пропущенных через пару соединительных роликов 308, показанных на ФИГ. 7. Смоляная пленка 144 формирует (например, образует) слой 314 смоляной пленки, образующий, например, верхний слой. Содержащий наноматериал композитный лист 104 образует слой 316 содержащего наноматериал композитного листа (например, слой содержащего углеродный наноматериал композитного листа, слой содержащего борный наноматериал композитного листа и т.д.), образующий, например, промежуточный слой. Армированный волокнами предварительно пропитанный лист 312 образует слой 318 армированного волокнами предварительно пропитанного листа, образующий например, нижний слой. Таким образом, в качестве одного примера, смоляная система 106 образована сочетанием смолы 146 из смоляной пленки 144 и смолы 146 из армированного волокнами предварительно пропитанного листа 312.
[00137] В одном примере составной лист 158 также включает в себя первый защитный лист 320а, который с возможностью открепления соединен со смоляной пленкой 144 (например, слоем 314 смоляной пленки), и второй защитный лист 320b, который с возможностью открепления соединен с армированным волокнами предварительно пропитанным листом 312 (например, слоем 318 армированного волокнами предварительно пропитанного листа). Первый защитный лист 320а может быть снабжен смоляной пленкой 144 или может быть нанесен на смоляную пленку 144 перед пропусканием через пару соединительных роликов 308. Аналогичным образом, второй защитный лист 320b может быть снабжен армированным волокнами предварительно пропитанным листом 312 или может быть нанесен на армированный волокнами предварительно пропитанный лист 312 перед пропусканием через пару соединительных роликов 308.
[00138] Первый защитный лист 320а и второй защитный лист 320b могут защищать смоляную пленку 144, содержащий наноматериал композитный лист 104 и армированный волокнами предварительно пропитанный лист 312 (например, составной лист 158) при проходе через пару соединительных роликов 308 и указанные пары роликов 322 для компактирования, и при проходе поверх нагревательной пластины 324 и охладительной пластины 326 (ФИГ. 6). Первый защитный лист 320а и второй защитный лист 320b также могут быть упомянуты как защитный слой или снимаемая пленка.
[00139] В качестве одного примера, первый защитный лист 320а и/или второй защитный лист 320b включают в себя (например, имеют форму) лист стеклянного материала на основе политетрафторэтилена, такого как многослойное стекло ARMALONTM на основе политетрафторэтилена, бумагу, полиэфирную пленку, лист полиэтилентерефталата (PET) (например, MYLAR ®) и т.п. В одном примере по меньшей мере один из первого защитного листа 320а и/или второго защитного листа 320b образует защитный лист 156 (ФИГ. 2 и 3) предварительно пропитанного проводящего композитного листа 100.
[00140] На ФИГ. 9 показан еще один пример конфигурации материалов смоляной пленки 144, содержащего наноматериал композитного листа 104 и армированного волокнами листа 102, например, при пропускании через пару соединительных роликов 308.
[00141] В одном примере смоляная система 106 образована множеством смоляных пленок 144. В качестве одного конкретного неограничивающего примера, каждая из множества смоляных пленок 144 является пленкой эпоксидной смолы Cycom 977-3.
[00142] В одном примере по меньшей мере часть смоляной системы 106 объединена или соединена с содержащим наноматериал композитным листом 104 с образованием слоистого материала (обозначенного в настоящем документе как слоистый материал 336 на основе содержащего углеродный наноматериал композитного листа и смоляной пленки). В качестве одного примера, первую смоляную пленку 144а подают, например, с бобины 310а для подачи первой смоляной пленки. В одном примере содержащий наноматериал композитный лист 104 подают, например, с бобины 302 для подачи содержащего наноматериал композитного листа. В одном примере вторую смоляную пленку 144b также подают, например, с бобины 310b для подачи второй смоляной пленки. В одном примере первую смоляную пленку 144а, содержащий наноматериал композитный лист 104 и вторую смоляную пленку 144b соединяют друг с другом парой прижимных роликов 338 перед пропусканием через пару соединительных роликов 308. В качестве альтернативного примера, слоистый материал 336 на основе композитного листа, выполненного на основе углеродных наноматериалов, и смоляной пленки подают, например, с бобины 340 для подачи слоистого материала на основе композитного листа, выполненного на основе углеродных наноматериалов, и смоляной пленки.
[00143] В качестве одного примера, первая смоляная пленка 144а имеет граммаж приблизительно 41 г/м2. В качестве одного примера, содержащий наноматериал композитный лист 104 имеет граммаж между приблизительно 60 г/м2 и приблизительно 70 г/м2. В качестве одного примера, вторая смоляная пленка 144b имеет граммаж приблизительно 42 г/м2. В качестве одного примера, слоистый материал 336 на основе композитного листа, выполненного на основе углеродных наноматериалов, и смоляной пленки имеет граммаж между приблизительно 135 г/м2 и приблизительно 175 г/м2. В качестве одного примера, первая смоляная пленка 144а и вторая смоляная пленка 144b составляют между приблизительно 35 мас. % и приблизительно 50 мас. % слоистого материала 336 на основе композитного листа, выполненного на основе углеродных наноматериалов, и смоляной пленки. Содержание смолы 146 (ФИГ. 1) из первой смоляной пленки 144а и/или второй смоляной пленки 144b может быть подобрано специально в зависимости от необходимости.
[00144] В одном примере армированный волокнами лист 102 подают, например, с катушки 304 подачи армированного волокнами листа. В качестве одного примера, армированный волокнами лист 102 является сухим (например, не содержит смолы). В качестве примеров, армированный волокнами лист 102 подают в виде тканого или нетканого листа армированного волокнами материала 142, (например, листа 116 на основе углеродных волокон) (ФИГ. 1). В качестве еще одного примера, армированный волокнами лист 102 подают в виде множества жгутов армированного волокнами материала 142, (например, жгутов 138 углеродных волокон) (ФИГ. 1), например, с множества подающих шпулярников (явно не показано). В качестве одного примера, армированный волокнами лист 102 имеет граммаж между приблизительно 120 г/м2 и приблизительно 175 г/м2.
[00145] В качестве одного конкретного неограничивающего примера, армированный волокнами лист 102 (например, армированный волокнами материал 142) является материалом IM7 на основе углеродных волокон.
[00146] Другие неограничивающие примеры армированного волокнами листа 102, (например, армированного волокнами материала 142) включают в себя IM8, IMS60, IMS65, AS4, AS4A, AS4C, AS4D, AS7, IM2A, IM2C, IM6, IM9, ГМ10, НМ63, UTS50, ITS50, HTS45, STS40, НТА40, HTS40 МС, UMS40, UMS45, Е-стекло, S-стекло, стеклоткань 7781, 4581 quartz, Т300, T300J, Т400Н, Т650, T700S, T700G, Т800Н, T800S, T1000G, M30S, M30G, M35J, М40, M40J, M46J, M50J, M55J, M60J, IMA, кевлар, сверхвысокомолекулярный полиэтилен высокой плотности, Spectra, Dyneema, Zoltek РХ35, Zoltek PX30, Zoltek OX и т.п. или комбинацию указанного.
[00147] В одном примере третью смоляную пленку 144с подают, например, с бобины 310с подачи третьей смоляной пленки. В качестве одного конкретного неограничивающего примера, третья смоляная пленка 144с представляет собой пленку эпоксидной смолы Cycom 977-3. В качестве одного примера, третья смоляная пленка 144с имеет граммаж между приблизительно 45 г/м2 и приблизительно 55 г/м2. Содержание смолы 146 (ФИГ. 1) из третьей смоляной пленки 144с может быть подобрано специально в зависимости от необходимости.
[00148] На ФИГ. 10 показан еще один пример составного листа 158 согласно конфигурации материалов смоляной пленки 144, содержащего наноматериал композитного листа 104 и армированного волокнами листа 102, пропущенных через пару соединительных роликов 308, показанных на ФИГ. 9. Первая смоляная пленка 144а формирует (например, образует) первый слой 314а смоляной пленки, образующий, например, верхний слой. Содержащий наноматериал композитный лист 104 образует слой 316 содержащего наноматериал композитного листа, образующий, например, первый промежуточный слой возле верхнего слоя. Вторая смоляная пленка 144b образует второй слой 314b смоляной пленки, образующий, например, второй промежуточный слой возле первого промежуточного слоя. Армированный волокнами лист 102 образует слой 342 армированного волокнами листа, образующий, например, третий промежуточный слой возле второго промежуточного слоя. Третья смоляная пленка 144с образует третий слой 314с смоляной пленки, образующий, например, нижний слой. Таким образом, смоляная система 106 образована сочетанием смолы 146 из первой смоляной пленки 144а, смолы 146 из второй смоляной пленки 144b и смолы 146 из третьей смоляной пленки 144с.
[00149] В одном примере составной лист 158 также включает в себя первый защитный лист 320а, который с возможностью открепления соединен с первой смоляной пленкой 144а (например, слоем 314а первой смоляной пленки), и второй защитный лист 320b, который с возможностью открепления соединен с третьей смоляной пленкой 144с (например, слоем 314с третьей смоляной пленки). Первый защитный лист 320а может быть снабжен первой смоляной пленкой 144а или может быть нанесен на первую смоляную пленку 144а перед пропусканием через пару прижимных роликов 338 и соединением с содержащим наноматериал композитным листом 104. Аналогичным образом, второй защитный лист 320b может быть снабжен третьей смоляной пленкой 144с или может быть нанесен на третью смоляную пленку 144с перед пропусканием через пару соединительных роликов 308.
[00150] Первый защитный лист 320а и второй защитный лист 320b могут защищать смоляную пленку 144, содержащий наноматериал композитный лист 104 и армированный волокнами лист 102 (например, составной лист 158) при проходе через пару соединительных роликов 308 и указанные пары роликов для компактирования и при проходе поверх нагревательной пластины 324 и охладительной пластины 326. Первый защитный лист 320а и второй защитный лист 320b также могут быть упомянуты как защитный слой или снимаемая пленка.
[00151] В качестве одного примера, первый защитный лист 320а и/или второй защитный лист 320b включают в себя лист стеклянного материала (например, выполнен в виде листа стеклянного материала) на основе политетрафторэтилена, такого как многослойное стекло ARMALONTM на основе политетрафторэтилена, бумагу, полиэфирную пленку, лист полиэтилентерефталата (PET) (например, MYLAR ®) и т.п. Один из первого защитного листа 320а и второго защитного листа 320b может образовывать защитный лист 156 (ФИГ. 2 и 3) предварительно пропитанного проводящего композитного листа 100.
[00152] В других примерах для образования составного листа 158 могут быть использованы различные конфигурации материалов смоляной пленки 144, содержащего наноматериал композитного листа 104 и/или армированного волокнами листа 102. В качестве одного примера, составной лист 158 включает в себя содержащий наноматериал композитный лист 104 и армированный волокнами предварительно пропитанный лист 312 (например, выполненный из слоя 316 содержащего наноматериал композитного листа и слоя 318 армированного волокнами предварительно пропитанного листа. В качестве еще одного примера, составной лист 158 включает в себя содержащий наноматериал композитный лист 104, армированный волокнами лист 102 и две смоляные пленки 144 (например, выполнен из слоя 316 содержащего углеродный наноматериал композитного листа, слоя 342 армированного волокнами листа и двух слоев 314 смоляной пленки). Еще в одном примере составной лист 158 включает в себя содержащий наноматериал композитный лист 104, армированный волокнами лист 102 и более трех смоляных пленок 144 (например, выполнен из слоя 316 содержащего углеродный наноматериал композитного листа, слоя 342 армированного волокнами листа и более чем трех слоев 314 смоляной пленки).
[00153] Со ссылкой на ФИГ. 5, согласно одному примеру способ 200 включает этап выполнения предварительно пропитанного проводящего композитного листа 100, как показано в блоке 218.
[00154] Со ссылкой на ФИГ. 6 и со ссылкой на ФИГ. 5, согласно одному примеру после этапа соединения (блок 208), этапа нагрева (блок 210), этапа компактирования (блок 212, этапа охлаждения (блок 214) и, при необходимости, этапа подрезки (блок 216), предварительно пропитанный проводящий композитный лист 100 свертывают на бобину 334 для приема предварительно пропитанного проводящего композитного листа. В одном примере первый защитный лист 320а (ФИГ. 10) удаляют с предварительно пропитанного проводящего композитного листа 100 и свертывают на бобину 332 для приема защитного листа.
[00155] В качестве одного примера, предварительно пропитанный проводящий композитный лист 100 имеет граммаж между приблизительно 300 г/м2 и приблизительно 355 г/м2. В качестве одного конкретного неограничивающего примера, смоляная система 106 (например, смола 146) составляет между приблизительно 30 мас. % и приблизительно 52 мас. % предварительно пропитанного проводящего композитного листа 100. В качестве еще одного конкретного неограничивающего примера, смоляная система 106 составляет между приблизительно 35 мас. % и приблизительно 50 мас. % предварительно пропитанного проводящего композитного листа 100. В качестве еще одного конкретного неограничивающего примера, смоляная система 106 составляет между приблизительно 35 мас. % и приблизительно 40 мас. % предварительно пропитанного проводящего композитного листа 100. В качестве еще одного конкретного неограничивающего примера, смоляная система 106 составляет приблизительно 35 мас. % предварительно пропитанного проводящего композитного листа 100.
[00156] Содержание смолы 146 (содержание смолы) в предварительно пропитанном проводящем композитном листе 100 (например, мас. % смоляной системы 106) может быть отрегулировано для получения необходимых (например, сбалансированных или оптимизированных) механических и электрических характеристик в предварительно пропитанном проводящем композитном листе 100. В качестве одного примера, содержание смолы может быть увеличено для улучшения механических характеристик предварительно пропитанного проводящего композитного листа 100. В качестве еще одного примера, содержание смолы может быть уменьшено для увеличения удельной проводимости (например, уменьшения удельного сопротивления) предварительно пропитанного проводящего композитного листа 100.
[00157] Со ссылкой на ФИГ. 11 и со ссылкой на ФИГ. 1 раскрыт один пример композитной структуры 400. В одном примере композитная структура 400 включает в себя по меньшей мере один полимерный лист 402, армированный волокнами, (например, лист препрега на основе углеродных волокон) и по меньшей мере один предварительно пропитанный проводящий композитный лист 100. Предварительно пропитанный проводящий композитный лист 100 включает в себя по меньшей мере содержащий наноматериал композитный лист 104 (включающий содержащую наноматериал структуру 110 и лист 108 носителя), армированный волокнами лист 102 и смоляную систему 106.
[00158] В одном примере композитная структура 400 представляет собой композитный слоистый материал. В качестве одного примера, композитная структура 400 включает в себя один или более слоев, выполненных из полимерного листа 402, армированного волокнами, (например, в примере проиллюстрировано три полимерных листа 402, армированных волокнами). В качестве примеров, каждый из полимерного листа 402, армированного волокнами, включает в себя лист, мат или слой армирующего волокнистого материала (явно не показано), связанные друг с другом полимерной матрицей (явно не показано). Волокнистый материал может включать в себя любые подходящие тканые и нетканые (например, трикотажные, плетеные или прошивные) непрерывные армирующие волокна или нити. Материал полимерной матрицы может включать в себя любую подходящую термореактивную смолу (например, эпоксидную смолу) или термопластик.
[00159] Различные известные процессы или технологии могут быть использованы для изготовления полимерного листа 402, армированного волокнами. В качестве одного примера, каждый из полимерного листа 402, армированного волокнами, включает в себя лист армирующего волокнистого материала, предварительно пропитанного материалом полимерной матрицы (например, препрег), также известный как сухая укладка. В качестве одного примера, каждый из полимерного листа 402, армированного волокнами, включает в себя лист армирующего волокнистого материала, а материал полимерной матрицы наносят на армирующий волокнистый материал, также известный как мокрая укладка.
[00160] В одном примере композитная структура 400 также включает в себя по меньшей мере один слой, выполненный из предварительно пропитанного проводящего композитного листа 100. Различные известные процессы или технологии могут быть использованы для изготовления композитной структуры 400. В одном примере полимерные листы 402, армированные волокнами, и предварительно пропитанный проводящий композитный лист 100 последовательно укладывают, например, внутри формы (явно не показано). Полимерные листы 402, армированные волокнами, и предварительно пропитанный проводящий композитный лист 100 затем подвергают совместному отверждению с образованием композитной структуры 400.
[00161] В качестве одного примера и как показано на ФИГ. 11, предварительно пропитанный проводящий композитный лист 100 образует внешний слой композитной укладки (например, задает внешний поверхностный слой композитной структуры 400). В качестве еще одного примера, предварительно пропитанный проводящий композитный лист 100 образует внутренний слой композитной укладки (например, задает внутренний слой композитной структуры 400).
[00162] В целом, композитная структура 400 может иметь любую необходимую трехмерную ("3D") форму. Трехмерная форма может иметь различные размеры, включая длину, ширину, высоту и/или размер поперечного сечения композитной структуры 400. В качестве одного конкретного неограничивающего примера, композитная структура 400 представляет собой панель обшивки летательного аппарата, такого как летательный аппарат 1200 (ФИГ. 13).
[00163] Соответственно, описанный предварительно пропитанный проводящий композитный лист 100 может быть встроен в процессе производства для изготовления композитной структуры 400. Предварительно пропитанный проводящий композитный лист 100 может обеспечить композитной структуре 400 эффективное экранирование, например, от электромагнитного и ионизирующего излучения и эффективную защиту от удара молнии без необходимости использования дополнительных материалов.
[00164] Описанный предварительно пропитанный проводящий композитный лист 100 может иметь эффективное экранирование от широкополосных электромагнитных помех. В качестве одного примера, предварительно пропитанный проводящий композитный лист 100, содержащий содержащий наноматериал композитный лист 104 (например, содержащую наноматериал структуру 110, соединенную с листом 108 носителя) может обеспечивать эффективное экранирование от электромагнитных помех на средних частотах (между приблизительно 100 МГц и приблизительно 1 ГГц) и на высоких частотах (больше чем приблизительно 1 ГГц). В качестве одного примера, предварительно пропитанный проводящий композитный лист 100, который содержит содержащий наноматериал композитный лист 104 с металлическим покрытием 124 (например, содержащую наноматериал структуру 110, соединенную с листом 108 носителя, имеющим никелевое покрытие 126), может обеспечивать эффективное экранирование от электромагнитных помех на низких частотах (меньше чем приблизительно 100 МГц), средних частотах (между приблизительно 100 МГц и приблизительно 1 ГГц) и высоких частотах (более чем приблизительно 1 ГГц).
[00165] Аналогичным образом, композитная структура 400, выполненная из предварительно пропитанного проводящего композитного листа 100 может иметь эффективное экранирование от широкополосных электромагнитных помех, что может быть особенно полезно в аэрокосмических применениях, поскольку каждый радиочастотный диапазон может по-разному воздействовать на электронную аппаратуру и авиационное электронное оборудование. В качестве одного примера, композитная структура 400, содержащая предварительно пропитанный проводящий композитный лист 100 (например, содержащий наноматериал композитный лист 104, который содержит содержащую наноматериал структуру 110, соединенную с листом 108 носителя) может обеспечивать эффективное экранирование от электромагнитных помех на средних частотах (между приблизительно 100 МГц и приблизительно 1 ГГц) и на высоких частотах (более чем приблизительно 1 ГГц). В качестве одного примера, композитная структура 400, содержащая предварительно пропитанный проводящий композитный лист 100 с металлическим покрытием 124 (например, содержащую наноматериал структуру 110, соединенную с листом 108 носителя, имеющим никелевое покрытие 126) может обеспечивать эффективное экранирование от электромагнитных помех на низких частотах (меньше чем приблизительно 100 МГц), на средних частотах (между приблизительно 100 МГц и приблизительно 1 ГГц), и на высоких частотах (более чем приблизительно 1 ГГц).
[00166] Кроме того, использование диэлектрического материала в качестве листа 108 носителя или включение диэлектрического слоя (явно не показано), соединенного с листом 108 носителя, может обеспечить находящейся ниже композитной структуре 400 барьер для защиты от молнии за счет, например, удерживания тока молнии на поверхности в случае удара молнии и обеспечения возможности отвода энергии содержащим наноматериал композитным листом 104 предварительно пропитанного проводящего композитного листа 100 до того, как она попадет внутрь и вызовет повреждение находящейся ниже композитной структуры 400.
[00167] Примеры предварительно пропитанного проводящего композитного листа 100 и композитной структуры 400 и способов изготовления, раскрытых в настоящем документе, могут быть описаны в контексте способа 1100 изготовления и обслуживания летательного аппарата, как показано на ФИГ. 12, и летательного аппарата 1200, как показано на ФИГ. 13.
[00168] Во время подготовки к изготовлению проиллюстрированный способ 1100 может включать в себя разработку спецификации и проектирование, как показано в блоке 1102, летательного аппарата 1200, который может включать проектирование предварительно пропитанного проводящего композитного листа 100 и/или композитной структуры 400, материальное снабжение, как показано в блоке 1104. Во время производства может иметь место изготовление компонентов и сборочных узлов, как показано в блоке 1106, и интеграция систем, как показано в блоке 1108, летательного аппарата 1200. Изготовление предварительно пропитанного проводящего композитного листа 100 и использование предварительно пропитанного проводящего композитного листа 100 в композитной структуре 400, как описано в настоящем документе, может быть выполнено в качестве части этапа изготовления компонентов и сборочных узлов (блок 1106) и/или или в качестве части этапа интеграции систем (блок 1108). После этого летательный аппарат 1200 может пройти через стадию сертификации и доставки, как показано в блоке 1110, для ввода в эксплуатацию, как показано в блоке 1112. При эксплуатации летательный аппарат 1200 может подвергаться регламентному техобслуживанию и текущему ремонту, как показано в блоке 1114. Регламентное техобслуживание и текущий ремонт могут включать в себя модернизацию, перенастройку, переоборудование и так далее одной или более систем летательного аппарата 1200.
[00169] Каждый из процессов проиллюстрированного способа 1100 может быть выполнен или осуществлен системным интегратором, третьей стороной и/или оператором (например, заказчиком). В целях настоящего описания системный интегратор может включать в себя, без ограничения, любое количество производителей летательных аппаратов и субподрядчиков по основным системам; третья сторона может включать в себя, без ограничения, любое количество продавцов, субподрядчиков и поставщиков; а оператор может представлять собой авиакомпанию, лизинговую компанию, военную организацию, обслуживающую организацию и т.д.
[00170] Как показано на ФИГ. 13, летательный аппарат 1200, произведенный с помощью проиллюстрированного способа 1100, может включать в себя корпус 1202, например, имеющий композитные панели обшивки, содержащие предварительно пропитанный проводящий композитный лист 100, множество высокоуровневых систем 1204 и внутреннюю часть 1206. Примеры высокоуровневых систем 1204 включают в себя одну или более из следующих систем: движительная система 1208, электрическая система 1210, гидравлическая система 1212 и система 1214 управления условиями окружающей среды. Может быть включено любое количество других систем. Хотя показан пример для аэрокосмической отрасли, принципы, раскрытые в настоящем документе, могут применяться в других отраслях промышленности, таких как автомобильная промышленность, судостроительная промышленность и т.п.
[00171] Системы, устройство и способы, показанные или описанные в настоящем документе, могут быть использованы во время любых одного или более этапов способа 1100 изготовления и обслуживания. Например, компоненты или сборочные узлы, относящиеся к изготовлению компонентов и сборочных узлов (блок 1106), могут быть изготовлены или произведены аналогично компонентам или сборочным узлам, изготовленным во время эксплуатации летательного аппарата 1200 (блок 1112). Также, один или более примеров систем, устройства и способов или их комбинаций могут быть использованы во время производственных этапов (блоки 1108 и 1110), например, для улучшения эффективного экранирования от электромагнитных помех и/или защиту от молнии летательного аппарата 1200. Аналогичным образом, один или более примеров систем, устройства и способов или их комбинаций могут быть использованы, например и без ограничения, во время эксплуатации летательного аппарата 1200 (блок 1112) во время регламентного техобслуживания и ремонта (блок 1114).
Кроме того, настоящее раскрытие содержит варианты реализации согласно следующим пунктам:
Пункт 1. Способ изготовления предварительно пропитанного проводящего композитного листа, включающий:
соединение содержащего наноматериал композитного листа, армированного волокнами листа и смоляной системы с образованием составного листа;
нагрев указанного составного листа;
компактирование указанного составного листа и
охлаждение указанного составного листа.
Пункт 2. Способ по пункту 1, согласно которому указанный содержащий наноматериал композитный лист содержит:
лист носителя и
структуру на основе наноматериалов, связанную с указанным листом носителя.
Пункт 3. Способ по пункту 2, согласно которому
указанная структура на основе наноматериалов содержит систему наноматериалов, осажденных на поверхность указанного листа носителя, а
указанные наноматериалы содержат углеродные наноматериалы и/или борные наноматериалы.
Пункт 4. Способ по пункту 1, согласно которому нагрев указанного составного листа включает пропускание указанного составного листа поверх нагревательной пластины.
Пункт 5. Способ по пункту 4, согласно которому указанная нагревательная пластина имеет рабочую температуру между приблизительно 200°F (93°С) и приблизительно 300°F (149°С).
Пункт 6. Способ по пункту 1, согласно которому охлаждение указанного составного листа включает пропускание указанного составного листа поверх охладительной пластины.
Пункт 7. Способ по пункту 6, согласно которому указанная охладительная пластина имеет рабочую температуру между приблизительно 55°F (12,8°С) и 60°F (15,6°С).
Пункт 8. Способ по пункту 1, согласно которому соединение указанных содержащего углеродный наноматериал композитного листа, армированного волокнами листа и смоляной системы включает пропускание указанных содержащего углеродный наноматериал композитного листа, армированного волокнами листа и смоляной системы через пару соединительных роликов.
Пункт 9. Способ по пункту 8, согласно которому расстояние между указанной парой соединительных роликов составляет величину между приблизительно 16 мил (0,40 мм) и приблизительно 18 мил (0,46 мм).
Пункт 10. Способ по пункту 1, согласно которому компактирование указанного составного листа включает пропускание указанного составного листа через ряд пар роликов для компактирования.
Пункт 11. Способ по пункту 10, согласно которому
расстояние в каждой последующей паре из указанного ряда пар роликов для компактирования уменьшено приблизительно на величину 0,5 мил (0,01 мм).
Пункт 12. Способ по пункту 1, согласно которому компактирование указанного составного листа включает:
пропускание указанного составного листа через первую пару роликов для компактирования;
пропускание указанного составного листа через вторую пару роликов для компактирования и
пропускание указанного составного листа через третью пару роликов для компактирования.
Пункт 13. Способ по пункту 12, согласно которому:
расстояние между указанной первой парой роликов для компактирования составляет величину между приблизительно 16 мил (0,40 мм) и приблизительно 17 мил (0,43 мм),
расстояние между указанной второй парой роликов для компактирования составляет величину между приблизительно 15,5 мил (0,39 мм) и приблизительно 16,5 мил (0,42 мм) и
расстояние между указанной третьей парой роликов для компактирования составляет величину между приблизительно 15 мил (0,38 мм) и приблизительно 16 мил (0,40 мм).
Пункт 14. Способ по пункту 1, согласно которому указанный армированный волокнами лист предварительно пропитан смолой.
Пункт 15. Способ по пункту 1, согласно которому смоляная система содержит по меньшей мере одну смоляную пленку.
Пункт 16. Предварительно пропитанный проводящий композитный лист, содержащий:
армированный волокнами лист и
содержащий наноматериал композитный лист, соединенный с указанным армированным волокнами листом,
причем указанные армированный волокнами лист и содержащий наноматериал композитный лист встроены в смоляную систему.
Пункт 17. Предварительно пропитанный проводящий композитный лист по пункту 16, в котором:
указанный содержащий наноматериал композитный лист содержит: лист носителя и
структуру на основе наноматериалов, связанную с указанным листом носителя, а
указанная структура на основе наноматериалов содержит систему наноматериалов, осажденных на поверхность указанного листа носителя.
Пункт 18. Предварительно пропитанный проводящий композитный лист по пункту
17, в котором указанный лист носителя содержит металлическое покрытие.
Пункт 19. Предварительно пропитанный проводящий композитный лист по пункту 16, в котором указанная смоляная система содержит смоляную пленку и/или смолу, которыми предварительно пропитан указанный армированный волокнами лист.
Пункт 20. Композитная структура, содержащая:
по меньшей мере один полимерный лист, армированный волокнами; и
предварительно пропитанный проводящий композитный лист, который содержит:
армированный волокнами лист и
содержащий наноматериал композитный лист, соединенный с указанным армированным волокнами листом,
причем указанные армированный волокнами лист и содержащий наноматериал композитный лист встроены в смоляную систему.
Хотя показаны и описаны различные примеры раскрытого предварительно пропитанного проводящего композитного листа, композитной структуры и способов, после прочтения настоящего документа специалисту в данной области техники могут быть очевидны их модификации. Настоящая заявка включает в себя такие модификации и ограничивается только объемом формулы изобретения.
Реферат
Изобретение относится к области композиционных материалов, применяемых в воздушно-космических летательных аппаратах, и касается предварительно пропитанного проводящего композитного листа и способа его изготовления. Способ включает этапы соединения содержащего наноматериал композитного листа, армированного волокнами листа и смоляной системы с образованием составного листа, нагрева составного листа, компактирования составного листа и охлаждения составного листа с образованием предварительно пропитанного проводящего композитного листа, содержащего армированный волокнами лист и содержащий наноматериал композитный лист, соединенный с армированным волокнами листом, причем армированный волокнами лист и содержащий наноматериал композитный лист встроены в смоляную систему. Изобретение обеспечивает повышение прочности, уменьшение веса, защиты от удара молнии и/или экранирования авиационного оборудования и электронной аппаратуры от внешних электромагнитных помех, обеспечение длительного срока службы различных компонентов воздушно-летательного аппарата. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 13 ил.
