[发明专利]用于聚合物纤维复合材料的控制的纤维基体粘合

说明书

技术领域

本公开一般地涉及复合材料，并且更具体地涉及具有改进的冲击性能的纤维增强的复合制品。

背景技术

目前已知的现有装甲板可由各种材料的层压片构成。例如，现有的装甲板可由可使用适合的粘合剂层压的一个或多个玻璃片和/或丙烯酸树脂(acrylic)片构成。在改进装甲板的耐冲击性或冲击性能的尝试中，制造商可将聚碳酸酯材料层加入至层压的玻璃和丙烯酸树脂片中。

虽然在从冲击吸收能量和提供免受射弹的保护上通常是有效的，但是现有装甲板具有削弱它们的效用的某些缺点。例如，玻璃是相对致密的材料，因此在提供充分的冲击保护所需的厚度下显著增加了装甲板的总质量和体积。与某些装甲板有关的进一步缺点涉及构成某些装甲板的玻璃和其它材料的机械性质。例如，在某些应用如交通工具应用中，可能期望装甲板是透明的。

不幸地，某些目前可得的透明装甲板在撞击事件后可能经历光学性能的显著损失。例如，对于某些目前可得的装甲板，来自射弹的在装甲板的局部区域内的冲击可导致在装甲板的大部分其他位置中光学性能的损失。光学性能的这种损失可引起从冲击地点的裂纹扩展。

可见，本领域对于提供高度光学透明度以及改进的冲击性能和最小重量的装甲板存在需要。

发明内容

以上所述的与装甲板中的冲击性能相关的需要特别地通过本公开解决和减轻，在一个实施方式中，本公开提供包括至少部分地嵌入基体内的多个纤维的复合制品。纤维可在粘合水平下被粘附至基体。粘合水平可在复合制品内空间上变化。例如，粘合水平可沿着纤维中的一个的长度变化。粘合水平可在给定层的纤维之间变化。而且，粘合水平可横跨复合制品的层变化。

在进一步的实施方式中，公开的是包括至少部分地嵌入基体内的多个纤维的复合制品。纤维和基体可以以一种或多种粘合性彼此粘附。粘合性可在复合制品内空间上变化。例如，粘合性可沿着纤维的长度变化。粘合性还可在层内的纤维之间变化。粘合性可进一步在层的至少两个之间变化。

还公开的是复合制品，其包括至少部分地嵌入基体内的多个纤维并且其中粘合水平和/或粘合性可根据多个布置中的任何一个在复合制品内空间上变化。例如，粘合水平和/或粘合性可沿着纤维中的一个的长度变化。粘合水平和/或粘合性可在给定层的纤维之间变化。而且，粘合水平和/或粘合性可横跨复合制品的层变化。

另外公开的是制造复合制品的方法。方法可包括将多个纤维至少部分地嵌入基体内。纤维可在粘合水平下粘附至基体。粘合水平可在复合制品内空间上变化。例如，方法可包括沿着纤维的至少一个的长度改变粘合水平、在纤维的层的纤维之间改变粘合水平、和/或在层的至少两个之间改变粘合水平。

已经讨论的特征、功能和优势可独立地在本公开的各种实施方式中实现或可在其它实施方式中被结合，其进一步细节可参照以下描述和以下附图理解。

附图说明

在参照附图后，本公开的这些和其它特征将变得更加明显，贯穿附图中相同的数字指相同的部分，其中：

图1是在一个实施方式中包括基本上透明的基体和多个基本上透明的纤维的复合制品的透视图；

图2是图1的复合制品的展开透视图，并且图解了多个嵌入基体内的纤维的层；

图3是图1复合制品的实施方式的一部分的放大透视图，并且图解了基体内的纤维的层的布置；

图4A是沿着图3的线4A截取的复合制品的放大剖面图，并且图解了一部分沿着纤维长度在纤维至基体之间具有变化的粘合水平的纤维中的一个的长度；

图4B是沿着图3的线4B截取的放大透视图，并且图解了在纤维的上表面和下表面之间具有变化的粘合水平的复合制品的进一步实施方式；

图5是沿着图3的线5截取的复合制品的放大侧视图，并且图解了横跨复合制品的层具有变化的粘合水平的实施方式；

图6是具有至少一个纤维层基本上平行于另一个纤维层定向的复合制品的俯视图图解，并且进一步图解了在层的一个内纤维组之间的变化的粘合水平；

图7是图6中图解的复合制品的端视图，并且图解了在层的堆叠之间具有变化的粘合水平的层组；

图8是射弹撞击复合板的撞击事件的计算机模拟，并且图解了由于纤维和基体之间的控制的粘合，纤维相对于基体的运动；

图9是例如在撞击事件期间复合制品的剖面图，并且以控制射弹穿过复合制品的方式图解了相对于基体控制的纤维运动；

图10是用于测量基体中的纤维的轴向位移差异的测试装置的示意图，并且其中纤维各自具有不同的表面构造或表面处理；