[發(fā)明專利]CNT并入的金屬纖維材料及其方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201080055875.1
• 申請(qǐng)日: 2010-10-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102648088A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: T·K·沙;S·H·加德納;M·R·奧伯丁;H·C·馬萊茨基
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 應(yīng)用納米結(jié)構(gòu)方案公司
• 主分類號(hào): B32B9/00
• 分類號(hào): B32B9/00
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民;陸惠中

相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考

本申請(qǐng)是2007年1月3日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)11/619,327的部分繼續(xù)案。該申請(qǐng)根據(jù)35U.S.C.§119要求以下美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)柕膬?yōu)先權(quán)權(quán)益：61/168,516——2009年4月10日提交、61/169,055——2009年4月14日提交、61/155,935——2009年2月27日提交、61/157,096——2009年3月3日提交和61/182,153——2009年5月29日提交，其均通過(guò)引用其整體被并入本文。

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及纖維材料，更具體地，涉及用碳納米管改性的金屬纖維材料。

發(fā)明背景

纖維材料在各行各業(yè)，如商業(yè)航空、娛樂(lè)、工業(yè)和運(yùn)輸業(yè)中被用于許多不同的應(yīng)用。這些和其它應(yīng)用通常使用的纖維材料包括，例如金屬纖維、纖維素纖維、碳纖維、金屬纖維、陶瓷纖維和金屬纖維。

尤其地，金屬纖維材料被頻繁地用于復(fù)合材料，以賦予導(dǎo)電性。在復(fù)合材料基體材料中具有隨機(jī)取向的高縱橫比金屬纖維的使用允許低纖維載荷量，同時(shí)實(shí)現(xiàn)良好的導(dǎo)電性。然而，這種低水平載荷量賦予復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度很少的益處，其相對(duì)于母體基體材料幾乎沒(méi)有變化。雖然增加金屬纖維的載荷量可能提高拉伸強(qiáng)度，但它會(huì)消極地影響復(fù)合材料的整體重量。

提供允許在復(fù)合材料中實(shí)現(xiàn)金屬纖維材料的導(dǎo)電性能同時(shí)也增強(qiáng)金屬纖維-基體材料界面并最終提高復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度的劑將是有益的。本發(fā)明滿足該需求，并且還提供相關(guān)的優(yōu)勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容

在一些方面中，本文公開(kāi)的實(shí)施方式涉及包含碳納米管(CNT)并入的金屬纖維材料的組合物，該碳納米管(CNT)并入的金屬纖維材料包含：可纏繞維度的金屬纖維材料、圍繞金屬纖維材料共形地布置的隔離涂層(阻擋涂層，barrier?coating)和并入到金屬纖維材料的碳納米管(CNT)。CNT的長(zhǎng)度一致并且分布一致。

在一些方面，本文公開(kāi)的實(shí)施方式涉及連續(xù)CNT并入方法，其包括：(a)將隔離涂層和碳納米管(CNT)形成催化劑布置在可纏繞維度的金屬纖維材料的表面上；和(b)在金屬纖維材料上合成碳納米管，從而形成碳納米管并入的金屬纖維材料。

附圖簡(jiǎn)介

圖1顯示在不銹鋼網(wǎng)(stainless?steel?mesh)基底上生長(zhǎng)的多壁CNT的透射電子顯微鏡(TEM)圖像。

圖2顯示在不銹鋼網(wǎng)基底上生長(zhǎng)的20微米長(zhǎng)CNT的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。

圖3顯示在高放大倍率下，在不銹鋼網(wǎng)上生長(zhǎng)的墊狀（mat-like）排列的約1微米長(zhǎng)CNT的SEM圖像。

圖4顯示在不銹鋼網(wǎng)基底上密度在10%以內(nèi)的約1微米長(zhǎng)CNT的SEM圖像。

圖5顯示用于生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方式的CNT并入的金屬纖維材料的方法。

圖6顯示用于CNT生長(zhǎng)的、包括用于低溫CNT合成的碳原料氣預(yù)熱器的裝置。

圖7顯示CNT合成生長(zhǎng)室的橫截面圖。

圖8顯示包括用于低溫CNT合成的碳原料氣預(yù)熱器和擴(kuò)散器的CNT合成生長(zhǎng)室的橫截面圖。

圖9顯示實(shí)施用于生產(chǎn)CNT并入的金屬纖維材料的方法的系統(tǒng)。

圖10顯示實(shí)施用于生產(chǎn)CNT并入的金屬纖維材料的方法以及隨后的樹(shù)脂涂層和卷繞工藝的另一系統(tǒng)。

詳細(xì)描述

本公開(kāi)部分地涉及碳納米管并入的(“CNT并入的”)金屬纖維材料。CNT并入到金屬纖維材料可提供許多功能，包括例如，作為能夠接合在復(fù)合材料中的金屬和基體材料之間的上漿劑。CNT也可以用作涂覆金屬纖維材料的幾種上漿劑中的一種。

而且，并入到金屬纖維材料上的CNT可改變金屬纖維材料的多種性能，例如，如導(dǎo)熱性和/或?qū)щ娦院?或拉伸強(qiáng)度。用于制造CNT并入的金屬纖維材料的方法提供長(zhǎng)度和分布基本上一致的CNT，以均勻地在正在改進(jìn)的金屬纖維材料上賦予其有用的性能。此外，本文公開(kāi)的方法適合于產(chǎn)生可纏繞維度的CNT并入的金屬纖維材料。

本公開(kāi)也部分地涉及用于制造CNT并入的金屬纖維材料的方法。