CN104972719A - 使用聚合物-纳米颗粒共聚物制造的无纺中间层 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及使用聚合物-纳米颗粒共聚物制造的无纺中间层。提供了一种制造复合材料结构体的方法。该方法包括将聚合物-纳米颗粒增强中间层设置为邻近第一纤维层。该聚合物-纳米颗粒增强中间层包含至少一种聚合物和包含于该至少一种聚合物的分子骨架中的经衍生的纳米颗粒，其中纳米颗粒经衍生以包含官能团。该方法还包括将第二纤维层设置为邻近附着于第一纤维层的聚合物-纳米颗粒增强中间层。用树脂灌注第一纤维层和第二纤维层。使树脂固化以使复合材料结构体硬化。

Description

使用聚合物-纳米颗粒共聚物制造的无纺中间层
技术领域
本文中所述的实施方式主要涉及复合材料结构体，更特别是涉及用于复合材料结构体中的聚合物-纳米颗粒增强中间层。
背景技术
纤维增强树脂材料或所公知的“复合”材料因高强度重量比、耐腐蚀性和其他有利性能，而经常用于航空航天、汽车和船舶应用。常用复合材料通常包含纺织或无纺构造的玻璃、碳或聚芳酰胺纤维“层片”。纤维层片可以通过用未固化的基质材料(例如，环氧树脂)将其层叠在一起而制造成复合材料零件。该层叠体然后可以施加热量和/或压力而固化，从而形成成品零件。
复合材料零件可以由“预浸料”材料或者由组装成“预制件”的干纤维层片制造。预浸料为已用基质材料(例如，环氧树脂)预先浸渍并以未固化或半固化状态存储待用的布、垫、粗纱、带或其他形式的即刻成型材料。将预浸料片材以成品零件的形状层积在模具表面上。然后施加压力来压紧预浸料片材，并可以施加热量以完成固化周期。预制件不同于预浸料组件之处在于，预制件是为模具表面上的树脂灌注而制备的干织物和/或纤维的组件。预制件层片通常被钉住和/或缝合在一起，或者以其他方式稳定化，以在最终加工之前和过程中保持其形状。一旦预制件稳定化，则可以利用液体成型将层用树脂灌注。然后可以利用施加压力和/或热量来将零件固化。
复合材料零件中的纤维材料在纤维方向上提供较高强度。但耐冲击性通常由固化的基质的性能决定。增强耐冲击性的一种方法是向基质添加例如热塑性材料的颗粒。所述热塑性材料可以抑制例如由通常肉眼不可见的异物碎屑所导致的穿过零件的裂纹扩展。
提高复合材料零件的耐冲击性和断裂韧性的另一种方法是提高复合材料的交替的层之间的粘合层的结构性能。截至目前，行业中有一些已经在层叠复合材料内部使用了中间层或“增韧面网(toughening veil)”，以提高粘合层的结构性能。具体而言，增韧面网旨在为成分增加韧性，所述韧性意味着吸收能量和变形而不断裂的能力。现有的增韧面网通常缺乏刚度、强度和在高温下、特别是在暴露于湿气之后保持压缩和剪切强度的能力。
因此，对于具有改善的刚度、强度和在高温下保持压缩和剪切强度的能力的增韧面网存在需求。
发明内容
本文中所述的实施方式主要涉及复合材料结构体，更具体是涉及用于复合材料结构体中的聚合物-纳米颗粒增强中间层。根据本文中所述的一个实施方式，提供一种制造复合材料结构体的方法。该方法包括将聚合物-纳米颗粒增强中间层设置为邻近第一纤维层。该聚合物-纳米颗粒增强中间层包含至少一种聚合物和包含在该至少一种聚合物的分子骨架中的经衍生的纳米颗粒。纳米颗粒经衍生为包含一种或多种官能团。该方法还包括将第二纤维层设置为邻近附着于第一纤维层的聚合物-纳米颗粒增强中间层。第一纤维层和第二纤维层用树脂灌注。使树脂固化以使复合材料结构体硬化。第一纤维层和第二纤维层可以是无纺纤维层，并且聚合物-纳米颗粒增强中间层为无纺聚合物片材。
在本文中所描述的另一实施方式中，提供一种层叠复合材料结构体。层叠复合材料结构体包含第一纤维层、第二纤维层和设置在第一纤维层与第二纤维层之间的聚合物-纳米颗粒增强中间层。该聚合物-纳米颗粒增强中间层包含至少一种聚合物和包含在该至少一种聚合物的分子骨架中的经衍生的纳米颗粒。纳米颗粒经衍生为包含一种或多种官能团。层叠复合材料结构体还包含灌注至第一和第二纤维层中的基质材料。
在本文中所描述的另一实施方式中，提供一种层叠复合材料结构体。该层叠复合材料包含一个或多个纺织或无纺层片和至少一个无纺增韧面网。该至少一个无纺增韧面网包含通过将多个纳米颗粒官能化并将多个纳米颗粒与至少一种单体结合而形成的纺丝纤维。
在本文中所描述的另一实施方式中，提供一种制造层叠复合材料的方法。该方法包括将多个纳米颗粒官能化。将该多个纳米颗粒与至少一种单体结合，以形成结合的材料。将该结合的材料纺丝，以产生无纺增韧面网。将该无纺增韧面网添加到多个纺织纤维层片中，以形成层叠复合材料。
该聚合物-纳米颗粒增强中间层适合用于预浸料和预制件等。
已经讨论的特征、功能和优点可以在各种实施方式中独立地实现，或者可以与另一些实施方式相结合，其进一步的细节可以参照以下描述和附图而看出。
附图说明
以使本公开内容的上述特征能够被详细地理解的方式，可以通过参照实施方式提供对以上简要概括的公开内容的更具体描述，这些实施方式的一些在附图中示出。但是，应当注意，附图仅仅示出了本公开内容的典型实施方式，因此不应被认为限制了其范围，因为本公开内容可以允许其他等效的实施方式。
图1示出的是示例性航空器生产和服役方法的流程图；
图2示出的是示例性航空器的框图；
图3A示出的是根据本文中所述的一个实施方式的附着于纤维层的聚合物-纳米颗粒增强中间层组件的剖面侧视图；
图3B示出的是图3A的聚合物-纳米颗粒增强中间层组件的放大剖面侧视图；
图4示出的是根据本文中所述的另一实施方式的附着于纤维层的聚合物-纳米颗粒增强中间层组件的剖面侧视图；
图5示出的是图3A的聚合物-纳米颗粒增强中间层组件的局部剖开的等距视图；
图6A示出的是根据本文中所述的一个实施方式配置的具有聚合物-纳米颗粒增强中间层组件的第一复合材料层叠体的等距视图；
图6B示出的是根据本文中所述的另一实施方式配置的具有聚合物-纳米颗粒增强中间层组件的第二复合材料层叠体的等距视图；
图7示出的是图6A和图6B的复合材料层叠体的一部分的放大的剖面等距视图；
图8是示出根据本公开内容的一个实施方式的制造复合材料零件的方法的流程图；和
图9是示出根据本公开内容的另一实施方式的制造复合材料结构体的方法的流程图。
为便于理解，尽可能采用相同的附图标记来指示这些图中共用的相同要素。另外，一个实施方式的要素可以有利地进行适应性修改，以用于本文中所述的其他实施方式。
具体实施方式
下面的公开内容描述用于复合材料结构体的聚合物-纳米颗粒增强中间层、生产聚合物-纳米颗粒增强中间层的方法和使用聚合物-纳米颗粒增强中间层制造航空器用复合材料零件和其他结构体的方法。某些细节在以下描述和图1A～9中阐述，以提供对本公开内容的各种实施方式的全面理解。在以下公开内容中，未阐述其他描述常常与复合材料零件和复合材料零件制造相关的公知结构体和系统的细节，以避免不必要地混淆各种实施方式的描述。
附图中显示的许多细节、尺寸、角度和其他特征仅仅是为了说明特定实施方式。因此，其他实施方式可以具有其他细节、尺寸、角度和特征，而不脱离本公开内容的精神或范围。另外，可以不使用下述的若干细节而实施本公开内容的的另一些实施方式。
本文中所述的实施方式主要涉及复合材料结构体，更特别是涉及用于复合材料结构体的聚合物-纳米颗粒增强中间层。由无纺面网增韧的复合材料的压缩强度保持率一直低于期望值，主要原因在于面网中刚度随温度升高而显著降低。据信具有随温度升高而增加的刚度和/或改善的刚度保持率的面网聚合物将改善性能保持率，同时仍提供提高的抗冲击韧性。不具有刚性链段的聚合物倾向于随温度升高而显著软化。为改善其随温度的性能保持率而利用刚性骨架制成的聚合物除了在非常高的温度下通常都非常难以加工，甚至在大多数情况下，加工能力可能非常低。将官能化、刚性、纳米尺度的颗粒直接引入用于生产无纺增韧面网的聚合物链中应能提供改善的刚度与加工性的平衡，从而提供所期望的改善的韧性和对其他复合材料性能的不利影响最小的性能。据信仅需要非常少量的官能化纳米颗粒来使聚合物刚性化，因为所述颗粒直接并入聚合物骨架中应能将刚度提高至高于根据混合定律(rule of mixtures)预期的结果，原因在于刚度被直接赋予，而非通过与纳米颗粒的范德华相互作用。
本文中所描述的某些实施方式提供用于制作无纺增韧面网的聚合物。该聚合物由一种或多种单体与官能化纳米颗粒的混合物形成，以提供与未并入纳米颗粒的聚合物相比增加的刚度和强度。这种增加的刚度为使用聚合物类无纺织物增韧的复合材料提供了改善的复合材料性能保持率，特别是高温下的压缩和剪切强度。这一改善可获得改善的韧性，同时使采用常规增韧法时出现的其他性能的降低最小化。
更具体地参照附图，本公开内容的实施方式可以描述于如图1所示的航空器制造和服役方法100和如图2所示的航空器202的上下文中。在预生产过程中，方法100可以包括航空器202的规格和设计104和材料获取106。在生产过程中，发生航空器202的部件和子组件制造108和系统整合110。之后，航空器202可以经过认证和交付112，以进行服役114。在为用户服役时，航空器202被安排日常维护与服务116(其可以包括修改、重新配置和翻新等)。
方法100的工序各自可以由系统整合方、第三方和/或运营方(例如用户)执行或进行。对于本说明的目的，系统整合方可以并非限制地包括任何数量的航空器制造商和主系统分包商；第三方可以并非限制地包括任何数量的厂商、分销商和供应商；运营方可以是航空公司、租赁公司、军事实体和服务组织等。
如图2所示，通过示例性方法100生产的航空器202可以包括具有多个系统220的机身218以及内部222。高水平的系统220的实例包括推进系统224、电气系统226、液压系统228和环境系统230中的一个或多个。
此处所体现的设备和方法可以在生产和服役方法100的任何一个或多个阶段中采用。例如，对应于生产工序108的部件或子组件可以以类似于在航空器202服役的情况下生产的部件或子组件的方式制作或制造。此外，一种或多种设备实施方式、方法实施方式或其组合可以在生产阶段108和110中使用，例如通过充分加速航空器202的组装和降低航空器202的成本。类似地，一种或多种设备实施方式、方法实施方式或其组合可以在航空器202服役的情况下使用，例如但并非限制，用于维护和服务116。
图3A示出的是聚合物-纳米颗粒增强中间层组件300的剖面侧视图。在所示实施方式中，聚合物-纳米颗粒增强中间层组件300包含附着于纤维层302的聚合物-纳米颗粒增强中间层310。纤维层302可以包含本领域中已知的各种纤维材料，包括单向、纺织、无纺、编织和/或多取向经编的纤维(例如，碳、玻璃、聚芳酰胺)。例如，在一个实施方式中，纤维层302可以包含双向织造的碳纤维。在另一实施方式中，纤维层302可以包含单向碳纤维。
在一些实施方式中，聚合物-纳米颗粒增强中间层310可以利用机械手段而附着于纤维层302。示例性机械手段包括以下对于图5描述的缝合。将聚合物-纳米颗粒增强中间层310缝合于纤维层302的各种方法详细描述于美国专利8,246,882号中。
在一些实施方式中，通过将聚合物-纳米颗粒增强中间层310直接接合于纤维层302，可以将聚合物-纳米颗粒增强中间层310直接附着于纤维层302。示例性接合方法包括熔融接合。熔融接合可以通过升高聚合物-纳米颗粒增强中间层310的温度以使至少部分聚合物材料熔融并由此接合于纤维层302而实现。中间层与纤维层的熔融接合详细描述于美国专利申请公报2004-0219855号中。
图3B示出的是图3A的聚合物-纳米颗粒增强中间层310的放大的剖面侧视图。聚合物-纳米颗粒增强中间层310包含至少一种聚合物304和经衍生以包含一种或多种官能团的经衍生的纳米颗粒306。经衍生的纳米颗粒包含在至少一种聚合物的分子骨架中。至少一种聚合物304可以处于作为纺粘、水刺或网眼织物的热塑性纤维的形式。如图3B所示，经衍生的纳米颗粒包埋在至少一种聚合物304的聚合物或热塑性纤维308中。
聚合物或热塑性纤维308可以由两种以上材料制成。在一些实施方式中，两种以上材料可以用于形成双成分纤维、三成分纤维或更多成分的纤维，以产生中间层织物。
在一些实施方式中，构成中间层的纤维具有约1微米～约100微米的直径(例如，约10微米～约75微米，约10微米～约30微米；约1微米～约15微米)。
在一些实施方式中，聚合物-纳米颗粒增强中间层310可以在基板(未示出)上形成。基板可以并非限制地包含碳纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维(例如，氧化铝纤维)和/或能够承受加工通常所需的较高温度的其他柔性材料。基板也可以并非限制地包含聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯、聚丁二烯、聚氨酯、聚丙烯、聚醚酰亚胺、聚砜、聚醚砜、聚苯砜、聚酯-聚芳酯(例如，)、聚芳酰胺(例如，)、聚苯并噁唑(例如，)、粘胶(Viscose)(例如，)等。如果需要，基板可以还包含粘合剂(例如，热塑性树脂；未示出)。
聚合物-纳米颗粒增强中间层310可以采用本领域已知的任何适当方法形成。所述方法可以包括挤出法，例如，熔融纺丝、湿法纺丝、干法纺丝、凝胶纺丝和电纺丝。制造聚合物中间层的方法通常包括将一种或多种单体与官能化纳米颗粒混合。在一些实施方式中，纳米颗粒可以在与单体混合之前官能化。在一些实施方式中，纳米颗粒可以在将一种或多种单体与纳米颗粒混合的同时官能化。
该至少一种聚合物可以包括提供改善的刚度和加工性与对其他复合材料性能的最小不利影响的平衡的任何聚合物。也可以使用可熔融纺丝的其他聚合物。可构成至少一种聚合物304的示例性聚合物或均聚物包括羧甲基纤维素(CMC)、尼龙-6,6、聚丙烯酸(PAA)、聚乙烯醇(PVA)、聚乳酸(PLA)、聚乙烯-共-乙酸乙烯酯、PEVA/PLA、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)/四氢全氟辛基丙烯酸酯(TAN)、聚环氧乙烷(PEO)、聚酰胺(PA)、聚酰胺11(例如，尼龙11)、聚酰胺12(例如，尼龙12)、聚己内酯(PCL)、聚乙基酰亚胺(PEI)、聚己内酰胺(例如，尼龙6)、聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚烯烃、聚苯醚(PPE)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚(偏二氟乙烯-共-六氟丙烯)(PVDF-HFP)、聚乙烯基吡啶、聚乳酸(PLA)、聚丙烯(PP)、聚丁二烯、聚丁烯(PB)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚酰亚胺(PI)、聚碳酸酯(PC)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚苯乙烯(PS)、聚酯(PE)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚甲醛(POM)、聚氨酯(PU)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚砜、聚醚砜(PES)、聚苯砜(PPSU)、聚酯-聚芳酯(例如，)、聚芳酰胺(例如，)、聚苯并噁唑(如)、粘胶(例如，)、聚酰胺-酰亚胺(PAI)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚芳基酰胺(PARA)、聚酮、聚邻苯二甲酰胺、聚苯醚(PPE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、苯乙烯-丙烯腈(SAN)、聚丙烯腈(PAN)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)、苯乙烯马来酸酐(SMA)等及其组合。
在一些实施方式中，聚合物或热塑性纤维可以选自与用于形成纤维增强复合材料的热固性树脂相容的任何种类的纤维。例如，中间层的热塑性纤维可以选自由聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚酯、聚丁二烯、聚氨酯、聚丙烯、聚醚酰亚胺、聚砜、聚醚砜、聚苯砜、聚苯硫醚、聚醚酮、聚醚醚酮、聚芳基酰胺、聚酮、聚邻苯二甲酰胺、聚苯醚、聚对苯二甲酸二丁醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯组成的组。
形成经衍生的纳米颗粒的纳米颗粒通常是在至少一个维度上的平均粒度小于1微米(μm)的颗粒。此处所使用的“平均粒度”是指基于颗粒的最大线性尺寸的数均粒度(有时称作“直径”)。粒度，包括平均、最大和最小粒度，可以通过适当的确定粒度的方法(例如使用激光光源的静态或动态光散射(SLC或DLS))来确定。纳米颗粒可以包括平均粒度为250nm以下的颗粒和平均粒度大于250nm且小于1μm的颗粒(有时在本领域中称作“亚微米尺寸”颗粒)。在一个实施方式中，纳米颗粒可以具有约0.01纳米(nm)～约500纳米、特别是0.05nm～250nm、更特别是约0.1nm～约150nm、更特别是约0.5nm～约125nm且进而更特别是约1nm～约75nm的平均粒度。纳米颗粒可以是单分散的(其中所有颗粒具有相同尺寸而变化很小)，或者多分散的(其中颗粒具有一定尺寸范围并平均化)。可以使用不同平均粒度的纳米颗粒，并且这样纳米颗粒的粒度分布可以是单峰的(表现出单一分布)、双峰的(表现出两种分布)或者多峰的(表现出多于一种粒度分布)。
可用于本文中所公开的实施方式的纳米颗粒包括例如单壁或多壁纳米管、纳米石墨、纳米石墨烯、石墨烯纤维、二氧化硅纳米颗粒、炭黑和碳纤维等及其组合。
本文中所使用的纳米颗粒经衍生以包含一种或多种官能团，例如羧基(例如，羧酸基)、环氧、醚、酮、胺、羟基、烷氧基、烷基、芳基、芳烷基、烷基芳基、内酯和官能化聚合物或低聚物基团等及其组合。纳米颗粒经衍生以对纳米颗粒引入化学官能。例如，对于碳纳米管，碳纳米管的表面和/或边缘可以经衍生以增加聚合物中间层的刚度。
在一个实施方式中，纳米颗粒例如通过胺化而衍生为包含胺基团，其中胺化可以通过硝化及之后的还原而实现，或者通过胺、经取代的胺或受保护的胺对离去基团的亲核取代及之后根据需要的去保护而实现。在另一实施方式中，纳米颗粒可以通过使用过氧化物而由氧化法衍生为产生环氧、羟基或二醇基团，或者通过例如金属介导的氧化(如高锰酸盐氧化)劈开双键而衍生形成酮、醛或羧酸官能团。
在另一实施方式中，纳米颗粒可以通过使某些聚合物链接枝到所述官能团而被进一步衍生。例如，可以通过与官能团反应而包含聚合物链，如具有羧酸官能团、羟基官能团和/或胺官能团的丙烯酸类链；聚胺，如聚乙烯胺或聚乙烯亚胺；和聚亚烷基二醇，如聚乙二醇和聚丙二醇。
可以选择经衍生的纳米颗粒的官能团，以使经衍生的纳米颗粒被并入包含所述中间层的聚合物中，从而产生在聚合物链中包含纳米颗粒的聚合物链，以赋予如较高的刚度等改善的性能。
纳米颗粒也可以与其他更常见的填料颗粒如炭黑、云母、粘土(例如，蒙脱石粘土)、硅酸盐、玻璃纤维和碳纤维等及其组合共混。
在一个实施方式中，纳米颗粒以基于聚合物-纳米颗粒增强中间层的总重为约0.001重量％～约10重量％的量存在。在另一实施方式中，纳米颗粒以基于聚合物-纳米颗粒增强中间层的总重为约0.01重量％～约5重量％的量存在。在另一实施方式中，纳米颗粒以基于聚合物-纳米颗粒增强中间层的总重为约0.01重量％～约1重量％的量存在。
以下的示例性次序说明的是经衍生的纳米颗粒R”通过缩聚反应并入聚合物骨架(例如，聚酰胺骨架)中形成示例性聚合物-纳米颗粒增强中间层。非聚酰胺聚合物可以采用相同的总体方案在对纳米颗粒官能进行适当修改的情况下使用。
在一些实施方式中，R和R’可以独立地选自二价烷基、二价芳基以及它们的具有取代基的基团。例如，对于尼龙-6,6，R为C4H8并且R’为C6H12。
R”为官能化的纳米颗粒。R”可以是本文中之前描述的任何官能化纳米颗粒。在一些实施方式中，R”由胺或羧基官能化。在一些实施方式中，R”选自由羧基官能化的炭黑、羧基官能化的石墨烯和羧基官能化的碳纳米管组成的组。R”可以以本文中之前所述的量存在。据信添加低百分比的由例如胺和/或羧酸基团官能化的纳米颗粒将参与上述反应，从而成为聚合物骨架的一部分。
在一些实施方式中，x基于聚合物-纳米颗粒增强中间层的总重为约0.001重量％～约10重量％(例如，约0.01重量％～约5重量％；约0.01重量％～1重量％)。n可以为充分高至可提供成膜聚合物的任何百分比。
图4示出的是根据本文中所述的另一实施方式的聚合物-纳米颗粒增强中间层组件400的剖面侧视图。聚合物-纳米颗粒增强中间层组件400包含通过可选的接合层402附着于纤维层302的聚合物-纳米颗粒增强中间层310。接合层402可以并非限制地包含例如熔融接合性胶粘剂，如热固性或热塑性树脂(例如，尼龙类或聚酯类树脂)或本领域中已知的其他适合的胶粘剂。
在图4所示的实施方式中，通过将接合层402接合(例如，通过熔融接合)于纤维层302，使聚合物-纳米颗粒增强中间层310附着于纤维层302。熔融接合可以通过升高接合层402的温度以使材料(例如，热塑性树脂)熔融并由此接合于纤维层302而实现。
图5示出的是图3A的聚合物-纳米颗粒增强中间层组件300的局部剖开的等距视图。在所示实施方式中，用线520将聚合物-纳米颗粒增强中间层310缝合(例如，下阵或缝纫)于纤维层302。线520延伸通过聚合物-纳米颗粒增强中间层310和纤维层302。缝合可以根据纤维层302、聚合物-纳米颗粒增强中间层310、线520的性质而为各种图案、密度和/或针脚长度。例如，在所示实施方式中，线520形成经平组织。但在其他一些实施方式中，可以采用其他缝合图案，并非限制地包括例如锁式线迹、链式线迹等。线520可以选自各种厚度的各种适合的材料，并非限制地包括例如聚酯、苯氧基树脂(phenoxies)、聚酰胺和共聚酰胺。
针织或缝合步骤可以在将聚合物-纳米颗粒增强中间层组件300用于预制件之前，或在纤维层302在预制件中初始层积之后手动或自动进行。将聚合物-纳米颗粒增强中间层310缝合于纤维层302的各种方法详细描述于美国专利8,246,882号中。虽然在图5中是用线520将聚合物-纳米颗粒增强中间层310缝合于纤维层302，但在另一些实施方式中，可以用其他种类的紧固件将聚合物-纳米颗粒增强中间层310附着于纤维层302。例如，在另一实施方式中，可以用机械紧固件，例如，并非限制，塑料铆钉、插入物、钉书钉等，将聚合物-纳米颗粒增强中间层310附着于纤维层302。
图6A是根据本文中所述的一个实施方式配置的具有聚合物-纳米颗粒增强中间层组件400的第一复合材料层叠体630a的等距视图。图6B是根据本文中所述的另一实施方式配置的具有聚合物-纳米颗粒增强中间层组件300的第二复合材料层叠体630b的等距视图。参照图6A，第一复合材料层叠体630a包含组装在模具表面640上的多个中间层组件600(分别标记为第一中间层组件600a和第二中间层组件600b)。在所示实施方式中，中间层组件600在结构和功能上至少总体上类似于以上参照图4描述的中间层组件400。更具体而言，中间层组件600各自包含熔融接合于或以其他方式附着于相应纤维层302(分别标记为第一纤维层302a和第二纤维层302b)的聚合物-纳米颗粒增强中间层310(分别标记为第一中间层310a和第二中间层310b)。中间层组件600被堆叠为使得它们形成交替的纤维层/中间层/纤维层排列。第三纤维层602a可以置于第二中间层组件600b上方。
虽然在图6A中出于说明的目的而显示了三个纤维层和两个中间层，但根据本公开内容，可以使用各种取向(例如，+45/0/-45/90取向)的任何数量的中间层和纤维层。例如，多种实施方式可以包括三个以上纤维层和各纤维层之间和/或在该叠层外侧上的聚合物-纳米颗粒增强中间层。另外，各种中间层和纤维层可以具有不同的厚度、不同的材料组成等。
一旦所期望数量的中间层组件600和纤维层602a以所期望的取向组装在模具表面640上，可以使用本领域已知的各种液体成型工艺将第一复合材料层叠体630a形成为成品复合材料零件。这些方法包括例如真空辅助树脂传递模塑(VARTM)。在VARTM中，将真空袋置于预制件上，并利用真空产生的压差将树脂灌注至预制件中。然后将层叠体置于高压釜、烘箱等中，并加热以固化树脂。其他液体成型工艺包括树脂传递模塑(RTM)和树脂膜灌注(RFI)。在RTM中，树脂在压力下灌注至封闭模具中的预制件中。在RFI中，将半固体树脂置于预制件下方或顶部，并将工具设置在层叠体顶部。然后将层叠体真空袋装并置于高压釜中以使该半固体树脂熔融，使其灌注至预制件中。
在另一实施方式中，中间层组件600和/或第三纤维层602可以在置于模具表面640上之前用树脂浸渍(即，“预浸料”)。然后通过将层叠体置于真空袋下并在升高的温度和/或压力下固化基质材料而将零件固化。如前述实例所示，实施方式不限于特定液体成型工艺，或者与此有关的液体成型。
接下来参照图6B，第二复合材料层叠体630b包含在模具表面640上堆叠排列的多个中间层组件650(分别标记为第一中间层组件650a和第二中间层组件650b)。在所示实施方式中，中间层组件650在结构和功能上至少总体上类似于以上参照图3A和3B描述的聚合物-纳米颗粒增强中间层组件300。例如，中间层组件650各自包含用线520缝合或以其他方式固定于相应纤维层302(分别标记为第一纤维层组件302a和第二纤维层302b)的聚合物-纳米颗粒增强中间层310(分别标记为第一中间层310a和第二中间层310b)。中间层组件650被堆叠为使得它们形成交替的纤维层/中间层/纤维层排列。第三纤维层602b可以置于第二中间层组件650b上。虽然在图6B中出于说明的目的而显示了三个纤维层和两个中间层，但根据本公开内容，可以使用各种取向(例如，0/90/0取向)的任何数量的中间层和纤维层。另外，各种中间层和纤维层可以具有不同的厚度、不同的材料组成等。
一旦所期望数量的中间层组件650和纤维层602b组装在模具表面640上，可以使用本领域已知的各种液体成型工艺将第二复合材料层叠体630b形成为成品零件。如以上参照图6B所述，这些方法可以包括例如真空辅助树脂传递模塑(VARTM)、树脂传递模塑(RTM)和树脂膜灌注(RFI)。在另一实施方式中，中间层组件650和/或第三纤维层602b可以在置于模具表面640上之前以预浸料形式用树脂灌注。无论采用液体成型还是预浸料方法，第二复合材料层叠体630b均可以利用真空压力而压紧(压实)，然后通过升高温度并固化基质材料而硬化。
图7示出的是图6A和图6B的复合材料层叠体的一部分的放大的剖面等距视图。如图7所示，聚合物-纳米颗粒增强中间层310被设置在两个纤维层302之间。该配置可以增强两个纤维层302之间的界面的强度，从而提高成品复合材料零件的断裂韧性和耐冲击性。
图8是示出根据本公开内容的一个实施方式的制造具有聚合物-纳米颗粒增强中间层的复合材料零件的方法800的流程图。在框802中，根据本文中所述的实施方式生产聚合物-纳米颗粒增强中间层。在框806中，将聚合物-纳米颗粒增强中间层接合(例如，通过熔融接合)于纤维层以形成中间层组件。在框806之后，该方法进行到决定框808。
返回框802，可以使用其他方法将聚合物-纳米颗粒增强中间层附着于纤维层。在一些实施方式中，该方法可以进行到框808，在此聚合物-纳米颗粒增强中间层被机械固定(例如，通过用线或其他适当材料缝合)于纤维层以形成中间层组件。在框808之后，该方法进行到决定框810。
在决定框810中，进行以下决定：是将中间层组件用基质(例如，环氧树脂)预浸渍并存储该预浸料组件待后用，还是将干中间层组件用于预制件。如果决定预浸渍该中间层组件，则该方法进行到框818并将中间层组件用基质材料(例如，环氧树脂)灌注。此处，可以使用本领域已知的用于制备预浸料纤维层的任何适当方法，将中间层组件用未固化基质材料灌注。在框820中，如果需要，可以将预浸料中间层组件存储，以在使用前保持较长时间。当预浸料中间层组件即刻可用时，该方法进行到框822，以所期望的取向将预浸料中间层组件与一个或多个预浸料纤维层和/或一个或多个另外的预浸料中间层组件在模具表面上组合。在框824中，该方法将预浸料组件真空袋装以压紧该叠层，并通过施加热量和/或压力固化该组件，以使复合材料零件硬化。
返回决定框810，如果决定将干中间层组件组装成预制件，则该方法进行到框812并将中间层组件与一个或多个纤维层和/或一个或多个另外的中间层组件在模具表面上组合。在框814中，该方法利用本领域中已知的任何适合的液体成型工艺用基质材料灌注预制件。在框816中，该方法对树脂灌注的组件抽真空以除去气泡，然后通过施加热量和/或压力固化该组件，以形成成品复合材料零件。
图9是示出根据本公开内容的另一实施方式的制造复合材料结构体的方法900的流程图。在框910中，该方法包括生产聚合物-纳米颗粒增强中间层。在框920中，该方法涉及将聚合物-纳米颗粒增强中间层附着于第一纤维层。在框930中，将第二纤维层设置为邻近第一纤维层，以使聚合物-纳米颗粒增强中间层设置在第一与第二纤维层之间。在框940中，将第一和第二纤维层用树脂灌注，并且在框950中使树脂固化。
上述方法可用于制造用于许多种不同结构体(包括航空器结构体)的复合材料零件。例如，这些方法可用于形成航空器蒙皮、框架、加强件和/或其各种部分。使用使用胶粘剂、紧固件和/或本领域已知的其他适合的方法，将复合材料零件组装在一起以形成航空器结构体(例如，机身、机翼、尾翼面等)。
本文所述的实施方式提供具有改善的刚度、强度和在高温下保持压缩和剪切强度的能力的聚合物-纳米颗粒增强中间层或“增韧面网”及其制造方法。聚合物-纳米颗粒增强中间层可以由一种或多种单体与官能化纳米颗粒的混合物产生。聚合物-纳米颗粒增强中间层中的纳米颗粒通常直接附着于聚合物，这与通过较弱的范德华力的接合相反。另一重要益处在于，一种或多种单体与官能化纳米颗粒的混合物的粘度通常低至足以能够利用现有方法纺丝。
此外，本公开内容包括根据以下项目的实施方式：
1.一种制造复合材料结构体的方法，所述方法包括：
将聚合物-纳米颗粒增强中间层设置为邻近第一纤维层，其中所述聚合物-纳米颗粒增强中间层包含：
至少一种聚合物；和
包含在所述至少一种聚合物的分子骨架中的经衍生的纳米颗粒，其中所述纳米颗粒经衍生以包含一种或多种官能团；和
将第二纤维层设置为邻近所述聚合物-纳米颗粒增强中间层。
2.如项目1所述的方法，所述方法还包括：
用树脂灌注所述第一纤维层和所述第二纤维层；和
固化所述树脂以使所述复合材料结构体硬化。
3.如项目2所述的方法，其中，所述至少一种聚合物为热塑性纤维的形式。
4.如项目3所述的方法，其中，所述一种或多种官能团与树脂形成键。
5.如项目1所述的方法，其中，所述纳米颗粒选自由以下材料组成的组：单壁或多壁纳米管、纳米石墨、纳米石墨烯、石墨烯纤维、二氧化硅纳米颗粒、炭黑、碳纤维及其组合。
6.如项目1所述的方法，其中，所述一种或多种官能团选自由以下官能团组成的官能团组：胺、羧基、羟基、环氧、醚、酮、烷氧基、芳基、芳烷基、内酯、官能化聚合物或低聚物基团或其组合。
7.如项目1所述的方法，其中，所述经衍生的纳米颗粒为具有胺或羧基官能团的单壁或多壁纳米管。
8.如项目1所述的方法，其中，将聚合物-纳米颗粒增强中间层设置为邻近第一纤维层的步骤包括加热所述聚合物-纳米颗粒增强中间层和所述第一纤维层，以将所述聚合物-纳米颗粒增强中间层熔融接合于所述第一纤维层。
9.如项目1所述的方法，其中将聚合物-纳米颗粒增强中间层设置为邻近第一纤维层的步骤包括将所述聚合物-纳米颗粒增强中间层缝合于所述第一纤维层。
10.如项目2所述的方法，所述方法还包括用树脂灌注所述聚合物-纳米颗粒增强中间层，并且其中用树脂灌注所述第一和第二纤维层和所述聚合物-纳米颗粒增强中间层的步骤包括在将所述第二纤维层设置为邻近所述聚合物-纳米颗粒增强中间层之前，用第一部分树脂预浸渍所述聚合物-纳米颗粒增强中间层和所述第一纤维层，和用第二部分树脂预浸渍所述第二纤维层。
11.如项目1所述的方法，其中，所述复合材料结构体为复合材料航空器结构体，并且所述方法还包括将所述复合材料结构体组装至所述航空器的一部分中。
12.如项目1所述的方法，其中，所述聚合物-纳米颗粒增强中间层通过下述方式生产：
将至少一种单体与所述经衍生的纳米颗粒混合；和
将所述聚合物和经衍生的纳米颗粒熔融纺丝，以形成所述聚合物-纳米颗粒增强中间层。
13.一种层叠复合材料结构体，所述结构体包含：
第一纤维层；
第二纤维层；和
设置在所述第一纤维层与所述第二纤维层之间的聚合物-纳米颗粒增强中间层，其中所述中间层包含：
至少一种聚合物；和
包含在所述至少一种聚合物的分子骨架中的经衍生的纳米颗粒，其中所述纳米颗粒经衍生以包含一种或多种官能团；
灌注至所述第一和第二纤维层中的树脂。
14.如项目13所述的复合材料结构体，其中，所述至少一种聚合物为热塑性纤维的形式。
15.如项目14所述的复合材料结构体，其中，所述一种或多种官能团与树脂形成键。
16.如项目13所述的复合材料结构体，其中，所述纳米颗粒选自由以下材料组成的组：单壁或多壁纳米管、纳米石墨、纳米石墨烯、石墨烯纤维、二氧化硅纳米颗粒、炭黑、碳纳米纤维及其组合。
17.如项目13所述的复合材料结构体，其中，所述一种或多种官能团选自由以下官能团组成的官能团组：胺、羧基、羟基、环氧、醚、酮、烷氧基、芳基、芳烷基、内酯、官能化聚合物或低聚物基团或其组合。
18.如项目13所述的复合材料结构体，其中，所述第一纤维层和所述第二纤维层是无纺纤维层，并且所述聚合物-纳米颗粒增强中间层为无纺合成聚合物织物。
19.如项目13所述的复合材料结构体，其中，所述聚合物-纳米颗粒增强中间层熔融接合于所述第一纤维层。
20.如项目13所述的复合材料结构体，其中，所述聚合物-纳米颗粒增强中间层机械固定于所述第一纤维层。
虽然前述内容针对的是本公开内容的实施方式，但是本公开内容的其他和进一步的实施方式也可以被修改而不脱离其基本范围，并且其范围由所附权利要求决定。

Claims (15)

1.一种制造复合材料结构体的方法，所述方法包括：
将聚合物-纳米颗粒增强中间层(310)设置为邻近第一纤维层(302a)，其中，所述聚合物-纳米颗粒增强中间层包含：
至少一种聚合物(304)；和
包含在所述至少一种聚合物的分子骨架中的经衍生的纳米颗粒(306)，其中，所述纳米颗粒经衍生以包含一种或多种官能团；和
将第二纤维层(302b)设置为邻近所述聚合物-纳米颗粒增强中间层。
2.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
用树脂灌注所述第一纤维层(302a)和所述第二纤维层(302b)；和
固化所述树脂以使所述复合材料结构体硬化。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述至少一种聚合物为热塑性纤维的形式，并且所述一种或多种官能团与所述树脂形成键。
4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述纳米颗粒选自由以下材料组成的组：单壁或多壁纳米管、纳米石墨、纳米石墨烯、石墨烯纤维、二氧化硅纳米颗粒、炭黑、碳纤维及其组合，并且所述一种或多种官能团选自由以下官能团组成的官能团组：胺、羧基、羟基、环氧、醚、酮、烷氧基、芳基、芳烷基、内酯、官能化聚合物或低聚物基团或其组合。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述经衍生的纳米颗粒(306)为具有胺或羧基官能团的单壁或多壁纳米管。
6.如权利要求1所述的方法，其中，将聚合物-纳米颗粒增强中间层(310)设置为邻近第一纤维层(302a)的步骤包括加热所述聚合物-纳米颗粒增强中间层和所述第一纤维层，以将所述聚合物-纳米颗粒增强中间层熔融接合于所述第一纤维层。
7.如权利要求1所述的方法，其中，将聚合物-纳米颗粒增强中间层(310)设置为邻近第一纤维层(302a)的步骤包括将所述聚合物-纳米颗粒增强中间层缝合于所述第一纤维层。
8.如权利要求2所述的方法，所述方法还包括用树脂灌注所述聚合物-纳米颗粒增强中间层(310)，并且其中用树脂灌注所述第一纤维层和第二纤维层和所述聚合物-纳米颗粒增强中间层的步骤包括在将所述第二纤维层设置为邻近所述聚合物-纳米颗粒增强中间层之前，用第一部分的树脂预浸渍所述聚合物-纳米颗粒增强中间层和所述第一纤维层，和用第二部分的树脂预浸渍所述第二纤维层。
9.如权利要求1所述的方法，其中，所述聚合物-纳米颗粒增强中间层(310)通过下述方式制造：
将至少一种单体与所述经衍生的纳米颗粒混合；和
将所述聚合物和经衍生的纳米颗粒熔融纺丝，以形成所述聚合物-纳米颗粒增强中间层。
10.一种层叠复合材料结构体，所述结构体包含：
第一纤维层(302a)；
第二纤维层(302b)；和
设置在所述第一纤维层与所述第二纤维层之间的聚合物-纳米颗粒增强中间层(310)，其中所述中间层包含：
至少一种聚合物(304)；和
包含在所述至少一种聚合物的分子骨架中的经衍生的纳米颗粒(306)，其中，所述纳米颗粒经衍生以包含一种或多种官能团；
灌注至所述第一纤维层和第二纤维层中的树脂。
11.如权利要求10所述的复合材料结构体，其中，所述至少一种聚合物为热塑性纤维的形式，并且所述一种或多种官能团与所述树脂形成键。
12.如权利要求10或11所述的复合材料结构体，其中，所述纳米颗粒选自由以下材料组成的组：单壁或多壁纳米管、纳米石墨、纳米石墨烯、石墨烯纤维、二氧化硅纳米颗粒、炭黑、碳纳米纤维及其组合。
13.如权利要求10所述的复合材料结构体，其中，所述一种或多种官能团选自由以下官能团组成的官能团组：胺、羧基、羟基、环氧、醚、酮、烷氧基、芳基、芳烷基、内酯、官能化聚合物或低聚物基团或其组合。
14.如权利要求10所述的复合材料结构体，其中，所述第一纤维层(302a)和所述第二纤维层(302b)是无纺纤维层，并且所述聚合物-纳米颗粒增强中间层(310)为无纺合成聚合物织物。
15.如权利要求10所述的复合材料结构体，其中，所述聚合物-纳米颗粒增强中间层(310)属于以下情况中的至少一种：熔融接合于所述第一纤维层(302a)或者机械固定于所述第一纤维层。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017097242A1 (zh) * 2015-12-11 2017-06-15 深圳光启空间技术有限公司 玻璃钢、其制备方法及浮空器吊舱
CN110168148A (zh) * 2016-11-29 2019-08-23 先进材料设计制造有限公司 通过包括新型的有效负载传递机制的高效纤维与纳米纤维接合来制造混合(纤维-纳米纤维)纺织品的工艺
CN112590252A (zh) * 2020-11-27 2021-04-02 哈尔滨工业大学 一种增强热塑性自动铺放构件层间性能的方法
CN113415045A (zh) * 2021-07-14 2021-09-21 北京探普科技有限公司 一种冰包保冷用增韧纳米多孔隔热材料的制备方法
CN113427841A (zh) * 2015-11-12 2021-09-24 塞特工业公司 作为复合材料中的夹层的混合面纱
CN114340878A (zh) * 2019-09-09 2022-04-12 赛峰航空器发动机 用纳米管增强的复合部件的制造方法
CN114532634A (zh) * 2016-01-26 2022-05-27 黑达乐格瑞菲工业有限公司 可加热的服装，用于这种服装的织物和制造方法
CN114643481A (zh) * 2020-12-17 2022-06-21 上银科技股份有限公司 回转座及回转工作台

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014205479A1 (de) * 2014-03-25 2015-10-01 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines Faservorformlings für ein Faserverbundbauteil
US10046539B2 (en) * 2014-07-22 2018-08-14 United Technologies Corporation Secondary reinforcement at interface of laminate structure
US9505864B2 (en) * 2014-08-29 2016-11-29 The Boeing Company Nanomodified backbones for polyimides with difunctional and mixed-functionality endcaps
AU2015321585B2 (en) * 2014-09-22 2019-07-11 Cytec Industries Inc. Composite materials with high z-direction electrical conductivity
US20160333547A1 (en) * 2015-05-13 2016-11-17 Winter Equipment Company Reinforced elastomeric blade
US10427382B2 (en) * 2015-10-29 2019-10-01 King Abdulaziz University Composite epoxy material with embedded MWCNT fibers and process of manufacturing
US10427378B2 (en) * 2015-10-29 2019-10-01 King Abdulaziz University Composite epoxy material with embedded silicon carbide and alumina nanoparticles
US10239992B2 (en) 2017-03-01 2019-03-26 International Business Machines Corporation Carbon black modified polyesters
US10710348B2 (en) 2017-07-26 2020-07-14 The Boeing Company Methods and apparatus to increase fire resistance and fracture toughness of a composite structure
DE102017214334A1 (de) 2017-08-17 2019-02-21 Technische Universität Dresden Multi-Material-Verbund und Verfahren zu dessen Herstellung
CN112724498B (zh) * 2020-12-29 2022-08-30 东莞市瑞翔新型材料科技有限公司 一种防水链条的eva密封工艺
WO2023244575A1 (en) * 2022-06-14 2023-12-21 University of Central Oklahoma Metamaterial laminate based on polymer nanofibers and metallic nanofibers and metallic nanoparticles for sensor applications

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040219855A1 (en) * 2003-05-02 2004-11-04 Tsotsis Thomas K. Highly porous interlayers to toughen liquid-molded fabric-based composites
CN1631978A (zh) * 2004-12-02 2005-06-29 上海交通大学 原位缩聚增强的碳纳米管/尼龙复合材料的制备方法
US20080286564A1 (en) * 2007-05-17 2008-11-20 The Boeing Company Nanotube-enhanced interlayers for composite structures
CN103305961A (zh) * 2013-07-17 2013-09-18 中国科学院长春应用化学研究所 一种聚酰亚胺-碳纳米管复合纤维的制备方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4308527B2 (ja) * 2001-01-29 2009-08-05 ウィリアム・マーシュ・ライス・ユニバーシティ ジアゾニウム種を用いてカーボンナノチューブを誘導体化する方法及びその組成物
JP3972674B2 (ja) 2002-02-14 2007-09-05 東レ株式会社 炭素繊維その製造方法および炭素繊維強化樹脂組成物
FR2844510B1 (fr) * 2002-09-12 2006-06-16 Snecma Propulsion Solide Structure fibreuse tridimensionnelle en fibres refractaires, procede pour sa realisation et application aux materiaux composites thermostructuraux
US8246882B2 (en) 2003-05-02 2012-08-21 The Boeing Company Methods and preforms for forming composite members with interlayers formed of nonwoven, continuous materials
CA2529626C (en) * 2003-06-16 2012-08-07 William Marsh Rice University Fabrication of carbon nanotube reinforced epoxy polymer composites using functionalized carbon nanotubes
EP2067741B1 (en) 2003-07-28 2017-09-06 William Marsh Rice University Polymer composites comprising silane-functionalized carbon nanotubes.
US9234059B2 (en) * 2008-07-16 2016-01-12 Outlast Technologies, LLC Articles containing functional polymeric phase change materials and methods of manufacturing the same
US8187700B2 (en) * 2008-11-12 2012-05-29 The Boeing Company Continuous, carbon-nanotube-reinforced polymer precursors and carbon fibers
US7897876B2 (en) * 2009-01-05 2011-03-01 The Boeing Company Carbon-nanotube/graphene-platelet-enhanced, high-conductivity wire
DE102009013884A1 (de) 2009-03-19 2010-09-30 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Antimikrobiell behandelte und/oder schmutzabweisende Textilmaterialien sowie Verfahren zu deren Herstellung
US8652362B2 (en) * 2009-07-23 2014-02-18 Nanotek Instruments, Inc. Nano graphene-modified curing agents for thermoset resins

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040219855A1 (en) * 2003-05-02 2004-11-04 Tsotsis Thomas K. Highly porous interlayers to toughen liquid-molded fabric-based composites
CN1631978A (zh) * 2004-12-02 2005-06-29 上海交通大学 原位缩聚增强的碳纳米管/尼龙复合材料的制备方法
US20080286564A1 (en) * 2007-05-17 2008-11-20 The Boeing Company Nanotube-enhanced interlayers for composite structures
CN103305961A (zh) * 2013-07-17 2013-09-18 中国科学院长春应用化学研究所 一种聚酰亚胺-碳纳米管复合纤维的制备方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113427841A (zh) * 2015-11-12 2021-09-24 塞特工业公司 作为复合材料中的夹层的混合面纱
CN113427841B (zh) * 2015-11-12 2023-07-11 塞特工业公司 作为复合材料中的夹层的混合面纱
WO2017097242A1 (zh) * 2015-12-11 2017-06-15 深圳光启空间技术有限公司 玻璃钢、其制备方法及浮空器吊舱
CN114532634A (zh) * 2016-01-26 2022-05-27 黑达乐格瑞菲工业有限公司 可加热的服装，用于这种服装的织物和制造方法
CN110168148A (zh) * 2016-11-29 2019-08-23 先进材料设计制造有限公司 通过包括新型的有效负载传递机制的高效纤维与纳米纤维接合来制造混合(纤维-纳米纤维)纺织品的工艺
CN114340878A (zh) * 2019-09-09 2022-04-12 赛峰航空器发动机 用纳米管增强的复合部件的制造方法
CN112590252A (zh) * 2020-11-27 2021-04-02 哈尔滨工业大学 一种增强热塑性自动铺放构件层间性能的方法
CN114643481A (zh) * 2020-12-17 2022-06-21 上银科技股份有限公司 回转座及回转工作台
CN113415045A (zh) * 2021-07-14 2021-09-21 北京探普科技有限公司 一种冰包保冷用增韧纳米多孔隔热材料的制备方法

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