[發明專利]用于光學透明復合材料中的含納米絲束的雙組分纖維

有效

• 申請號: 201310236257.2
• 申請日: 2013-06-14
• 公開（公告）號: CN103507274B
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: M·S·維綸斯基;M·P·庫扎
• 申請（專利權）人: 波音公司
• 主分類號: B29C70/10
• 分類號: B29C70/10
• 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

本發明的名稱是用于光學透明復合材料中的含納米絲束的雙組分纖維。用于復合制品的大纖維可包括多個內纖維。每一個內纖維可具有小于約100納米的內纖維最終橫截面尺寸。內纖維可被基體材料圍繞。

相關申請的交叉引用

該申請涉及題目為選擇性弱化拉伸膜并且于2012年7月14提交的共同提交的申請系列號13/523,141，以及題目為同時施加基體的情況下形成有形纖維的共同提交的申請系列號13/523,087。

技術領域

本公開一般涉及復合材料，并且更具體地涉及纖維增強的具有改善的彈道和光學性能的復合制品。

背景技術

由于其卓越的光學性質，在各種應用中玻璃廣泛地用作透明物。例如，玻璃通常用作建筑物的窗用玻璃材料或結構材料。玻璃也通常在交通工具應用中用作透明物。遺憾地，玻璃是相對致密的材料并且也相對易碎，從而需要相對大的厚度以提供足夠的強度，用于當玻璃被物體比如射彈沖擊時抵抗粉碎。

試圖避免與玻璃相關的重量不利性(penalty)，透明物可由聚合材料制造。例如，透明物可由光學透明的整體聚合物比如丙烯酸類樹脂acrylic)形成，其沒有玻璃致密并且其具有合適的光學性質。遺憾地，丙烯酸類樹脂是相對低強度的材料，使得其通常不適合許多需要高耐沖擊性的應用。

考慮與玻璃相關的重量不利性和與整體聚合物相關的強度限制，制造商也已使用常規纖維比如嵌入基體的絲帶形纖維制造復合材料透明物。遺憾地，常規纖維在基體中通常彼此間隔開，導致部分入射光穿過纖維之間的縫隙。當基體和纖維的折射率不匹配時，由于取決于光線穿過纖維的主要部分還是光線穿過纖維的側表面而光線的光程長度不同和光線的最后角度不同，對透明物的光學有不利影響。光程長度和最后角度不同的結果是通過透明物看到的物體可能看上去是模糊的。

可見，對于高強度透明的復合制品——其具有提供改善的光性能和減小的光學畸變的纖維構造，在本領域存在需要。

發明內容

本公開具體解決和緩解了與復合制品相關的上述需要，在一種實施方式中，本公開提供了用于復合制品的大纖維。大纖維包括多個納米絲束或內纖維，其每個可具有小于約100納米的內纖維最終橫截面尺寸。內纖維可被基體材料圍繞。

在進一步的實施方式中，公開了復合制品，其可包括多個大纖維。大纖維的每一個可包括多個內纖維。內纖維的每一個可具有小于約100納米的內纖維最終橫截面尺寸。每個大纖維可包括圍繞內纖維的基體材料。每個大纖維可具有預定橫截面形狀。

也公開了制造大纖維的方法。該方法可包括形成多個內纖維的步驟，其每個具有小于約100納米的內纖維最終橫截面尺寸(例如，最終直徑)。方法可另外包括用基體材料圍繞內纖維以形成大纖維。方法也可包括形成預定橫截面形狀的大纖維。

在進一步的實施方式中，公開了形成復合制品的方法。方法可包括提供多個大纖維的步驟。大纖維的每一個可包括被基體材料圍繞的多個內纖維。內纖維的每一個可具有小于約100納米的內纖維最終橫截面尺寸。方法可包括減少基體材料的粘度以使多個大纖維之間的基體材料混合，和使基體材料固化和/或凝固以形成復合制品。

也公開了使用復合制品的方法，其可包括提供具有多個大纖維的復合制品，其中大纖維的每一個包括被基體材料圍繞的多個內纖維。內纖維的每一個可具有小于約100納米的內纖維最終橫截面尺寸。使用復合制品的方法可包括放置復合制品在非負荷狀態下，和放置復合制品在負荷狀態下。

已經討論的特征、功能和優勢可在本公開的各種實施方式中獨立地實現或可在其他實施方式中結合，參考下列說明和附圖可理解其進一步的細節。

附圖說明

當參考附圖時本公開的這些和其他特征將變得更加顯而易見，其中遍及所有的附圖相同的數值表示相同的部分，并且其中：