[發(fā)明專利]使用納米管鏈接制造纖維的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410048532.2
• 申請日: 2014-02-12
• 公開（公告）號: CN103979486B
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J·R·豪爾
• 申請（專利權(quán)）人: 波音公司
• 主分類號: B82B3/00
• 分類號: B82B3/00;B82B1/00;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11245
• 代理人: 趙蓉民

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一般涉及大量纖維嵌入基體材料如聚合物的復(fù)合材料，并且具體地，涉及一種使用碳納米管束制造纖維的系統(tǒng)和方法，其被形成為在鏈條中順序互連的迂回鏈接。

背景技術(shù)

碳納米管是具有圓柱形納米結(jié)構(gòu)的碳纖維。碳納米管在直徑上小于傳統(tǒng)的碳纖維。碳納米管眾所周知是堅(jiān)固的并相對于許多其他材料具有高模量，特別是相對于其他種類的碳纖維。在復(fù)合材料中使用的傳統(tǒng)的碳纖維直徑約十微米并且長度為許多米。碳納米管直徑為一至十納米（比傳統(tǒng)碳纖維較窄達(dá)10,000倍），長度約一厘米。然而，單個的碳納米管的抗張強(qiáng)度大于單個傳統(tǒng)碳纖維的抗張強(qiáng)度。

類似于那些在商業(yè)復(fù)合材料中使用的纖維還沒有由多個碳納米管制造。因此，獲得在結(jié)構(gòu)上比單獨(dú)生長的碳納米管更長的單獨(dú)碳納米管的強(qiáng)度已經(jīng)呈現(xiàn)出持續(xù)的挑戰(zhàn)。

因此，具有考慮一個或多個上述討論的問題以及可能的其他問題的方法和裝置將會是有益的。

發(fā)明內(nèi)容

說明性實(shí)施例提供一種方法。該方法包括從納米管森林切下第一納米管繩。該方法還包括以第一多個迂回彎的形式纏繞第一納米管繩以創(chuàng)建第一鏈接。該方法進(jìn)一步包括從納米管森林切下第二納米管繩。該方法進(jìn)一步包括以第二多個迂回彎的形式纏繞第二納米管繩以創(chuàng)建第二鏈接，其中所述第二鏈接與所述第一鏈接在鏈條中互連。

說明性實(shí)施例還提供一種系統(tǒng)。該系統(tǒng)可包括顯微操縱器，經(jīng)配置在納米管森林的部切割切口以將納米管束的第一部分從所述納米管森林分離。顯微操縱器還配置為將第一操縱帶（handling band）固定在納米管束的第一部分的周圍。顯微操縱器還配置為夾住第一操縱帶并且拉動納米管束遠(yuǎn)離所述納米管森林。顯微操縱器還配置將第二操縱帶固定在納米管束的第二部分的周圍。第二操縱帶與第一操縱帶是大約相對的。第二部分與納米管束的第一部分是大約相對的。顯微操縱器還配置為移動納米管束至卷繞站（winding station）。

該系統(tǒng)還可以包括卷繞站的彎曲裝置。彎曲裝置配置為接收所述納米管束。彎曲裝置進(jìn)一步配置為在第一閉合的納米管鏈接的第一端將第一鞍（saddle）安置在閉合納米管鏈接內(nèi)。彎曲裝置進(jìn)一步配置為將納米管束的第二端固定至第二鞍的起始槽。彎曲裝置進(jìn)一步配置為使用第二鞍和第三鞍圍繞第一鞍旋轉(zhuǎn)納米管束。旋轉(zhuǎn)從納米管束創(chuàng)建迂回環(huán)。結(jié)果是第二閉合納米管鏈接。第二閉合納米管鏈接與第一閉合納米管鏈接在鏈條中互鎖。

說明性實(shí)施例還提供一種物體。該物體可包括第一納米管繩，其以第一多個迂回彎纏繞從而創(chuàng)建第一鏈接。該物體還包括第二納米管繩，其以第二多個迂回彎纏繞從而創(chuàng)建第二鏈接。第二鏈接與第一鏈接在鏈條中互連。

特征、功能和好處可在本公開的各種實(shí)施例中獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)，或結(jié)合另外的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)，其中進(jìn)一步的細(xì)節(jié)中可以參考下面的描述和附圖看出。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供使用納米管的鏈接的制造纖維系統(tǒng)，其包括：顯微操縱器，配置為：在納米管森林的頂部切割切口以將納米管束的第一部分從納米管森林分離；將第一操縱帶固定在納米管束的第一部分的周圍；夾住第一操縱帶并且拉動納米管束遠(yuǎn)離所述納米管森林；將第二操縱帶固定在納米管束的第二部分的周圍，其中第二操縱帶與第一操縱帶是大約相對的，并且其中第二部分與納米管束的第一部分是大約相對的。移動納米管束至卷繞站和卷繞站的彎曲裝置，其中彎曲裝置配置為接收所述納米管束，并且其中彎曲裝置進(jìn)一步配置為：在第一閉合的納米管鏈接的第一端將第一鞍安置在閉合納米管鏈接內(nèi)；將納米管束的第二端固定至第二鞍的起始槽；并且使用第二鞍和第三鞍圍繞第一鞍旋轉(zhuǎn)納米管束，其中旋轉(zhuǎn)從納米管束創(chuàng)建迂回環(huán)，導(dǎo)致第二閉合納米管鏈接，并且其中第二閉合納米管鏈接與第一閉合納米管鏈接在鏈條中互鎖。有利地，納米管森林可包括碳納米管。進(jìn)一步有利地，納米管束的松弛端使用聚合物固定到所述第二閉合納米管鏈接。更進(jìn)一步有利地，彎曲裝置進(jìn)一步配置為產(chǎn)生在鏈條中與第一閉合納米管鏈接和第二閉合納米管鏈接之一互鎖的第三閉合納米管鏈接。有利地，第一閉合納米管鏈接、第二閉合納米管鏈接和第三閉合的納米管鏈接按順序連接。進(jìn)一步有利地，彎曲裝置包括配置為控制第二鞍和第三鞍的可伸縮臂。

附圖說明

被認(rèn)為代表說明性實(shí)施例特性的新穎特征在附加權(quán)利要求中被展示。然而，當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時，通過參考下面的本公開的說明性實(shí)施例的詳細(xì)描述，將最好地理解說明性實(shí)施例以及優(yōu)選使用方式、其進(jìn)一步的目的和特征，其中：

圖1是根據(jù)說明性實(shí)施例使用碳納米管鏈接制造纖維的系統(tǒng)的方框圖；

圖2是根據(jù)說明性實(shí)施例描繪使用納米管鏈接的制造纖維的方法的流程圖；