[发明专利]具有提高的导电性的复合材料及其制造方法

说明书

本发明涉及具有提高的导电性的复合材料及其制造方法。一种制造复合材料的方法可包括：提供渗透有粘性基质材料(218)的一层或者多层增强材料(216)，该粘性基质材料(218)掺杂有导电颗粒(220)。该方法可进一步包括施加磁场(340)，以将颗粒(220)布置在一个或者多个导电通路(350,354,358)上；以及固化基质材料(218)，以将通路(350,354,358)相对于增强材料(216)固定在适当位置上。

技术领域

本公开涉及复合材料。更具体地，公开的实施方式涉及制造具有提高的导电性的复合材料的方法。

背景技术

复合材料通常由具有明显不同的物理或者化学性质的两种或者多种组成材料构成。通常，组成材料包括基质(或者粘结)材料(诸如，树脂(例如，热固型环氧树脂))和增强材料(诸如，多种纤维(例如，碳纤维))。当被结合时，组合材料通常产生具有不同于各种组成材料的特征的复合材料，即使组成材料在复合材料的最终结构通常保持独立且明显不同。

出于多种原因，复合材料是优选的。例如，复合材料可比传统材料的强度大和/或更轻。因此，通常使用复合材料制造诸如交通工具(例如，飞机、汽车、船只、自行车、和/或其部件)和非交通工具结构(例如，建筑物、桥梁、游泳池面板、淋浴室、浴缸、蓄水箱、和/或其部件)的各种物体。

诸如碳纤维增强聚合物(CFRP)的各种复合材料通常表现出相对较低水平的导电性，尤其通过其厚度的导电性较低。然而，在一些应用中，低水平的导电性并不是期望的。因此，存在对具有提高的导电性的复合材料及其制造方法的需求。

发明内容

复合材料可包括一层或者多层增强材料、基质材料、以及多个导电颗粒。该一层或者多层增强材料中的每种均可具有在z方向上的厚度。基质材料可渗透该一层或者多层增强材料。颗粒可被设置在基质材料中并且被非随机地布置以提供z方向上的增强传导性。

制造复合材料的方法可包括提供渗透有粘性基质材料的一层或者多层增强材料的步骤。基质材料可掺杂有导电颗粒。该方法可进一步包括施加磁场以将颗粒布置在一个或者多个导电通路上的步骤。而且，该方法可进一步包括将基质材料固化成大致固化状态以将该一个或者多个导电颗粒相对于该一层或者多层增强材料固定在适当位置上的步骤。

制造复合材料的另一种方法可包括提供包括多层增强材料和粘性基质材料的结构体的步骤。该多层增强材料可在z方向上堆叠在另一层的顶部。基质材料可掺杂有顺磁性导电颗粒并且可渗透该多层增强材料。该方法可进一步包括将磁场施加给该结构体以相对于z方向布置颗粒从而形成基本在z方向上延伸的一个或者多个导电通路的步骤。而且，该方法可进一步包括固化基质材料以大致将该一个或者多个导电通路相对于基质材料和多层增强材料固定在适当位置处的步骤。

本公开提供了各种复合材料及其制造方法。在一些实施方式中，方法可包括通过磁场将顺磁性颗粒布置成导电链；并且将这些链保持在适当位置处，直至将其中设置有颗粒的基质材料固化成大致固化状态，以将链相对于基质材料和多层增强材料固定在适当位置处。在一些实施方式中，颗粒可具有大于1的纵横比，以使得颗粒中的每个均具有比宽度大的长度。在一些实施方式中，增强材料可包括多个离散纤维。增强材料的相邻离散纤维之间的间隙可以比颗粒的长度宽，从而可允许颗粒中的一个或者多个在由所施加的磁场引起的布置过程中更容易地在间隙中转动。在一些实施方式中，通过基本在多层增强材料的堆叠方向上延伸，链可提高导电性。在其他实施方式中，通过基本垂直于堆叠方向或者在任何其他合适的方向上延伸，链可提高导电性。在本公开的各种实施方式中可以独立实现各种特征、功能、以及优点或者可以结合一些其他实施方式实现各种特征、功能、以及优点，并且参考下列描述和附图可以理解本公开的进一步细节。

附图说明

图1是包括多层增强材料和基质材料的复合材料的截面图，用于提高传导性的导电通路示意性地以虚双点线示出。