[發明專利]導電結構

有效

• 申請號: 201210225371.0
• 申請日: 2012-06-29
• 公開（公告）號: CN102855965B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: K·M·雷斯;A·K·普里查德
• 申請（專利權）人: 波音公司
• 主分類號: H01B5/12
• 分類號: H01B5/12;H01B13/00
• 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,張全信

技術領域

一般而言，本公開涉及消散電流的結構。更具體地，本公開涉及導電復合材料結構，在整個導電復合材料結構中，電消散材料被三維編織，以便沿該結構的X、Y和Z軸消散電流。

背景技術

在多種應用中，設計復合材料結構，以經受雷擊的電流和電壓。可通過在導電涂層上噴射或施加金屬網或篩(screen)至復合材料結構的外表面實現該能力。盡管這些方法和技術可適于沿復合材料結構的X和Y軸(沿表面)消散電流，但它們可能在結構的Z方向(通過厚度)上消散電流無效。因此，來自雷擊或短路的電流可通過復合材料結構流動，并且如果使其在特定區域內變得局部化，則電流可引起對將復合材料結構的碳纖維固定在一起的樹脂粘合劑或碳纖維本身的破壞。因此，通過沿X、Y和Z軸提供遍及復合材料結構的電流路徑，電流在結構中不變得局部化。

納米技術已經嘗試開發提供通過復合材料的Z方向導電性的有效方法。然而，納米技術是昂貴和不穩定的。另外，納米技術目前不提供針對復合材料或結構的三維閃電保護方法。如果金屬線被編織通過該材料或結構，則因為該線的熱膨脹系數大于剩余復合材料表現的熱膨脹系數，延展線在材料中引起應力并導致微破裂。此外，如果該線面至面遍及纖維形式持續被編織，則樹脂囊可在材料內形成，因為在制造過程或編織過程期間該線可鎖定剩余的纖維，因此不允許纖維在樹脂固定中固有的熱處理期間膨脹或適應環境(conform)。

因此，需要導電結構，在整個導電結構中，電消散材料被三維編織，以便沿結構的X、Y和Z軸消散電流。

發明內容

本公開一般地涉及具有改進的導電性和電磁消散的導電結構。導電結構的說明性實施方式包括多個碳纖維層和至少一根在碳纖維層中三維編織的導電絲。多個碳纖維層和至少一根導電絲是可操作的以傳導電流遍及結構。

在一些實施方式中，具有改進的導電性和電磁消散的導電結構可包括至少第一碳纖維層，其具有多個沿X軸定向的碳纖維絲束，和第二碳纖維層，其具有第二多個鄰近第一碳纖維層并沿Y軸定向的碳纖維絲束；和沿Z軸在碳纖維層中編織的多根導電絲。碳纖維絲束和導電絲是可操作的以傳導電流遍及結構。

本公開進一步一般地涉及在復合材料結構中消散電流的方法。該方法的說明性實施方式包括沿X和Y軸提供碳纖維絲束層；在碳纖維絲束層中編織至少一根導電絲并沿X軸延伸；用樹脂預浸漬、浸漬或注入碳纖維絲束層；通過固化樹脂完成復合材料結構；和沿碳纖維絲束層和至少一根導電絲消散電流遍及復合材料結構。

附圖說明

圖1為導電結構的說明性實施方式的透視圖，其中重碳纖維絲束沿X和Y軸交替，并且導電線沿X軸延伸。

圖1A為用樹脂預浸漬的導電結構的說明性實施方式的橫截面。

圖2為導電結構的可選說明性實施方式的透視圖，其中重碳纖維絲束沿X和Y軸交替，輕碳纖維絲束和導電線沿Z軸以兩下兩上(two-under?and?two-over)編織構造延伸。

圖3為導電結構的另一個可選說明性實施方式的橫截面視圖，其中導電線與沿X和Y軸的重碳纖維絲束和沿Z軸的輕碳纖維絲束混合。

圖4為導電結構的又一個可選說明性實施方式的透視圖，其中重碳纖維絲束沿X、Y和Z軸延伸，并且兩種類型的導電線在Z軸內兩個不同的方向上延伸。

圖5為通過編織將電消散材料整合入復合材料結構的方法的說明性實施方式的流程圖。

圖6為航空器生產和服務方法的流程圖。

圖7為航空器的方塊圖。

發明詳述

以下詳細描述本質上僅是示例性的，并不意欲限制所描述的實施方式或所描述實施方式的應用和用途。如在此所用的，詞“示例性的”或“說明性的”表示“用作例子、實例或例證”。任何在此描述為“示例性的”或“說明性的”的實施不必被解釋為優于其他實施的優選的或有利的。所有以下所描述的實施是使本領域技術人員能夠實踐本公開所提供的示例性實施，其并不意欲限制權利要求的范圍。此外，不意欲被在前面的技術領域、背景技術、發明內容或以下發明詳述中存在的任何表達或暗示的理論所限制。

本公開一般地涉及導電結構和通過沿該結構的X、Y和Z軸編織導電絲在復合材料結構中消散電流的方法。該結構和方法可促進有效地消散來自雷擊或其他放電的電流，遍及整個結構。沿結構的Z軸編織導電絲可額外地賦予導電結構正結構益處。