[發明專利]CNT特制復合材料空氣基結構

無效

• 申請號: 201080048851.3
• 申請日: 2010-11-23
• 公開（公告）號: CN102596713A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: T·K·沙阿;M·R·奧伯丁;H·C·馬里基;S·J·馬克庫拉;J·A·休斯;S·C·克蘭
• 申請（專利權）人: 應用納米結構方案公司
• 主分類號: B64C1/00
• 分類號: B64C1/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民;陸惠中

本申請要求2009年11月23日和2009年12月14日提交的美國臨時專利申請號61/263,807和61/286,340的優先權，兩者均通過引用其整體被并入本文。

關于聯邦政府資助的研究或開發的聲明

不適用。

發明的背景和領域

本發明一般地涉及碳納米管(CNT)，以及更具體地涉及結合入復合材料和結構中的CNT。

混雜復合材料的使用已經獲得不同程度的成功。在復合材料中使用兩種或三種不同的增強物隨著聚集體(aggregate)和填料的加入而被實現，所述聚集體和填料用于各種目的，包括機械加固、成本降低、煙霧防護、化學耐性等等。

空氣基(air-based)結構面臨可操作性和效率上的一些要求。容納電路的結構易于暴露于電磁傳導或電磁輻射，這在沒有足夠保護的情況下會消弱操作。與周圍結構或物體相比相對高的結構易受雷擊，這會嚴重損害或者甚至破壞沒有導電性的結構或者沒有附加裝置來攜帶電負載的結構。對結構的較小或可修復的結構損害在沒有即時檢測到的情況下會迅速發展成嚴重的或者甚至完全的損壞。在沒有防冰(除冰，de-icing)的情況下，冰會在關鍵部件上形成，改變功能，或者甚至引起故障。在沒有足夠的結構完整性的情況下，結構上關鍵位置處的剪切力、張力和壓縮力隨著時間的推移會引起故障。如果在小的裂縫開始形成時沒有采取預防措施，則裂縫擴展會引起嚴重的或者甚至完全的損壞。溫度或其它因素的變化會影響沒有足夠導熱性的結構。在沒有適當雷達吸收材料的情況下，結構會經受雷達波檢測。對空氣基結構的這些和另外的要求導致在選擇適于解決每一要求的材料中的困難。

發明內容

在一些方面，本文公開的實施方式涉及特制(定制，tailored)復合材料，該特制復合材料包含基體材料和具有特定功能的CNT并入的纖維材料。

在一些方面，本文公開的實施方式涉及裝置，該裝置包括具有復合材料結構的、由空氣支持的結構，所述復合材料結構至少具有(1)第一碳納米管并入的材料，其賦予所述結構第一功能，和(2)第二碳納米管并入的材料，其賦予所述結構第二功能。在一些實施方式中，復合材料結構具有另外的碳納米管并入的材料，其賦予所述結構另外的功能。

在一些方面，本文公開的實施方式涉及方法，所述方法包括提供具有復合材料結構的、由空氣支持的結構，所述復合材料結構至少具有(1)第一碳納米管并入的材料，其賦予所述結構第一功能，和(2)第二碳納米管并入的材料，其賦予所述結構第二功能。在一些實施方式中，復合材料結構具有另外的碳納米管并入的材料，其賦予所述結構另外的功能。可以根據相應的功能選擇碳納米管并入的材料的碳納米管載荷量(loading)。

附圖簡介

圖1顯示通過連續化學氣相沉積(continuous?chemical?vapor?disposition)(CVD)法生長在基于PAN的碳纖維上的多壁CNT(MWNT)的透射電子顯微鏡(TEM)圖像。

圖2顯示通過連續CVD法生長在基于PAN的碳纖維上的雙壁CNT(DWNT)的TEM圖像。

圖3顯示從隔離涂層(阻擋涂層，barrier?coating)內生長的CNT的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像，其中，CNT形成納米顆粒催化劑被機械地并入至纖維材料表面。

圖4顯示SEM圖像，其表明生長在纖維材料上的CNT長度分布的一致性，在大約40微米的目標長度的20％之內。

圖5顯示碳纖維上的CNT的低放大率SEM，其表明在纖維上CNT密度的均勻性在大約10％之內。

圖6顯示根據本公開一個實施方式的空氣基設備的機身的側面圖。

圖7是根據本公開一個具體實施方式的空氣基設備的部分機身的透視圖。

圖8是根據本公開具體實施方式的空氣基設備的機身搭接接頭(lap?joint)的各個可選實施方式的橫截面圖。

圖9是根據本公開實施方式的空氣基設備的機身搭接接頭的實施方式的透視圖。

圖10是根據本公開一個實施方式的空氣基設備的部分機身的橫截面側面圖。

發明詳述