[发明专利]用于光学透明复合材料中的含纳米丝束的双组分纤维

说明书

本发明的名称是用于光学透明复合材料中的含纳米丝束的双组分纤维。用于复合制品的大纤维可包括多个内纤维。每一个内纤维可具有小于约100纳米的内纤维最终横截面尺寸。内纤维可被基体材料围绕。

相关申请的交叉引用

该申请涉及题目为选择性弱化拉伸膜并且于2012年7月14提交的共同提交的申请系列号13/523,141，以及题目为同时施加基体的情况下形成有形纤维的共同提交的申请系列号13/523,087。

技术领域

本公开一般涉及复合材料，并且更具体地涉及纤维增强的具有改善的弹道和光学性能的复合制品。

背景技术

由于其卓越的光学性质，在各种应用中玻璃广泛地用作透明物。例如，玻璃通常用作建筑物的窗用玻璃材料或结构材料。玻璃也通常在交通工具应用中用作透明物。遗憾地，玻璃是相对致密的材料并且也相对易碎，从而需要相对大的厚度以提供足够的强度，用于当玻璃被物体比如射弹冲击时抵抗粉碎。

试图避免与玻璃相关的重量不利性(penalty)，透明物可由聚合材料制造。例如，透明物可由光学透明的整体聚合物比如丙烯酸类树脂acrylic)形成，其没有玻璃致密并且其具有合适的光学性质。遗憾地，丙烯酸类树脂是相对低强度的材料，使得其通常不适合许多需要高耐冲击性的应用。

考虑与玻璃相关的重量不利性和与整体聚合物相关的强度限制，制造商也已使用常规纤维比如嵌入基体的丝带形纤维制造复合材料透明物。遗憾地，常规纤维在基体中通常彼此间隔开，导致部分入射光穿过纤维之间的缝隙。当基体和纤维的折射率不匹配时，由于取决于光线穿过纤维的主要部分还是光线穿过纤维的侧表面而光线的光程长度不同和光线的最后角度不同，对透明物的光学有不利影响。光程长度和最后角度不同的结果是通过透明物看到的物体可能看上去是模糊的。

可见，对于高强度透明的复合制品——其具有提供改善的光性能和减小的光学畸变的纤维构造，在本领域存在需要。

发明内容

本公开具体解决和缓解了与复合制品相关的上述需要，在一种实施方式中，本公开提供了用于复合制品的大纤维。大纤维包括多个纳米丝束或内纤维，其每个可具有小于约100纳米的内纤维最终横截面尺寸。内纤维可被基体材料围绕。

在进一步的实施方式中，公开了复合制品，其可包括多个大纤维。大纤维的每一个可包括多个内纤维。内纤维的每一个可具有小于约100纳米的内纤维最终横截面尺寸。每个大纤维可包括围绕内纤维的基体材料。每个大纤维可具有预定横截面形状。

也公开了制造大纤维的方法。该方法可包括形成多个内纤维的步骤，其每个具有小于约100纳米的内纤维最终横截面尺寸(例如，最终直径)。方法可另外包括用基体材料围绕内纤维以形成大纤维。方法也可包括形成预定横截面形状的大纤维。

在进一步的实施方式中，公开了形成复合制品的方法。方法可包括提供多个大纤维的步骤。大纤维的每一个可包括被基体材料围绕的多个内纤维。内纤维的每一个可具有小于约100纳米的内纤维最终横截面尺寸。方法可包括减少基体材料的粘度以使多个大纤维之间的基体材料混合，和使基体材料固化和/或凝固以形成复合制品。

也公开了使用复合制品的方法，其可包括提供具有多个大纤维的复合制品，其中大纤维的每一个包括被基体材料围绕的多个内纤维。内纤维的每一个可具有小于约100纳米的内纤维最终横截面尺寸。使用复合制品的方法可包括放置复合制品在非负荷状态下，和放置复合制品在负荷状态下。

已经讨论的特征、功能和优势可在本公开的各种实施方式中独立地实现或可在其他实施方式中结合，参考下列说明和附图可理解其进一步的细节。

附图说明

当参考附图时本公开的这些和其他特征将变得更加显而易见，其中遍及所有的附图相同的数值表示相同的部分，并且其中：