CN107464968B - 频率选择性表面复合结构 - Google Patents

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Abstract

本发明的名称是频率选择性表面复合结构。频率选择性复合结构100包括层压板102和频率选择性滤波器104，该频率选择性滤波器104包括耦连至层压板102的外部表面120并以频率选择性表面图案112排布的多个频率选择性表面元件114，其中频率选择性表面元件114中的每一个包括纳米材料复合材料126。

Description

频率选择性表面复合结构
技术领域
本公开内容一般涉及复合材料，且更具体地涉及具有整体频率选择性表面滤波器和多功能层的复合结构。
背景技术
封闭或嵌入在移动结构——诸如飞行器——内的天线受到众多系统要求，其包括雷击减轻、带通滤波和电磁干扰屏蔽。对这些要求的实例解决方案包括使用频率选择性表面和雷电分流条(lightning diverter strip)，其布置在结构的外表面上，例如形成天线罩或其他结构或非结构零件。通常，将频率选择性表面和雷电分流条结合至封闭结构的外表面作为附饰物，其易于通过附饰物从封闭结构的表面脱层或环境暴露而损坏或剥离(dis-bonding)。进一步，任何电磁干扰屏蔽受限于频率选择性表面和雷电分流条的构成材料的屏蔽效力。
因此，本领域技术人员继续在封闭的天线系统和具有嵌入的天线系统的封闭结构领域内的研究和开发工作。
发明内容
在一个实施方式中，公开的频率选择性复合结构包括层压板和频率选择性滤波器，该频率选择性滤波器包括耦连至层压板的外部表面并以频率选择性表面图案排布的多个频率选择性表面元件，其中频率选择性表面元件中的每一个包括纳米材料复合材料。
在另一实施方式中，公开的天线系统包括：频率选择性复合结构，该频率选择性复合结构包括层压板和频率选择性滤波器，该频率选择性滤波器包括耦连至层压板的外部表面并以频率选择性表面图案排布的多个频率选择性表面元件，其中频率选择性表面元件中的每一个包括纳米材料复合材料；和在频率选择性滤波器后面放置的RF天线。
在仍另一实施方式中，公开的用于制造频率选择性表面复合结构的方法可以包括以下步骤：(1)提供层压板，(2)提供频率选择性表面滤波器，该频率选择性表面滤波器包括耦连至层压板的外部表面并以频率选择性表面图案排布的多个频率选择性表面元件，其中频率选择性表面元件中的每一个包括纳米材料复合材料，和(3)将频率选择性表面滤波器连接至层压板。
根据下面的具体实施方式、附图和所附权利要求，公开的装置和方法的其他实施方式将变得清楚。
附图说明
图1是公开的频率选择性表面复合结构的一个实施方式的示意性俯视平面图；
图2是图1的公开的频率选择性表面复合结构的截面示意性侧视图；
图3是公开的纳米材料复合材料的一个实施方式的截面示意性部分侧视图；
图4是图3的公开的纳米材料复合材料的示意性方框图；
图5是图4的纳米材料复合材料的纳米材料结构的一个实施方式的示意性方框图；
图6是图4的纳米材料复合材料的纳米材料结构的另一实施方式的示意性方框图；
图7是图4的纳米材料复合材料的纳米材料结构的另一实施方式的示意性方框图；
图8是图4的纳米材料复合材料的载体(carrier)的一个实施方式的示意性方框图；
图9是图4的纳米材料复合材料的载体的另一实施方式的示意性方框图；
图10是图8的载体的金属涂层的一个实施方式的示意性方框图；
图11是公开的频率选择性表面复合结构的另一实施方式的截面示意性部分侧视图；
图12是公开的频率选择性表面复合结构的另一实施方式的截面示意性部分侧视图；
图13是公开的用于制造纳米材料复合材料片的系统的一个实施方式的示意性图解；
图14是公开的天线系统的一个实施方式的示意性图解；
图15是图解用于制造频率选择性表面复合结构的公开的方法的一个实施方式的流程图；
图16是飞行器生产和使用方法的方框图；和
图17是飞行器的示意性图解。
具体实施方式
下面的具体实施方式涉及图解由本公开内容描述的具体实施方式和/或实例的附图。具有不同结构和操作的其他实施方式和/或实例不背离本公开内容的范围。在不同的附图中，同一参考标记可以指同一特征、元件或零件。
在下面提供根据本公开内容的主题的说明性、非详尽的实施方式，这些实施方式可以但非必须要求保护。
本公开内容认识到并考虑了设计和制造具有更大百分比的复合材料的航空航天运载体——诸如飞行器。例如，复合材料可以用于构造航空航天应用中各种主结构和次要结构，诸如形成飞行器的机体和/或外部蒙皮(如，机身、机翼、安定面等)的复合板。
本公开内容还认识到并考虑了在具有复合零件——诸如蒙皮板——的航空航天运载体中，应用额外的材料用于雷击保护和/或屏蔽相关的航空电子设备和电子设备不受外部电磁干扰(EMI)可以是期望的。
本公开内容还认识到并考虑了大多数现代航空航天运载体利用天线系统发射和/或接收射频(RF)通信。天线的具体类型和/或天线的位置必须考虑各种因素，诸如环境暴露(如，气流、积冰、雷击易感性等)、结构和覆盖范围要求(如，机体遮蔽、离地距离(groundclearance)、天线群集(antenna crowding)等)和/或空气动力学影响(如，重量、风阻等)。
本文中描述的是频率选择性表面(FSS)复合结构100。公开的FSS复合结构100包括由纳米材料复合材料126形成的FSS滤波器104，其提供对指定的操作频率的整体带通滤波、增强的耐久性和损坏保护、宽带电磁干扰屏蔽效力和雷击保护。
图1是FSS复合结构100的一个实施方式的示意性俯视平面图。图2是图1中所示FSS复合结构100的截面示意性侧视图。在图解的实施方式中，FSS复合结构100包括层压板 102和FSS滤波器104。作为一个实例，层压板102包括板外部表面120并且FSS滤波器 104耦连至板外部表面120。
FSS滤波器104包括以FSS图案112排布的多个FSS元件114。多个FSS元件114(如，多个FSS元件114中的每一个)耦连至层压板102，例如，至板外部表面120。FSS滤波器 104允许一个或多个操作频率的电磁辐射(如，电磁波)穿过FSS滤波器104并反射或吸收具有一个或多个其他操作频率的电磁辐射。因此，FSS滤波器104限定了射频(RF)窗口110。
RF窗口110由FSS元件114的FSS图案112形成。RF窗口110配置为对一个或多个选择的或预定的频率或波长下的电磁辐射(如，第一电磁辐射204a)(图14)是电磁透明的和对一个或多个其他选择的或预定的频率或波长下的电磁辐射(如，第二电磁辐射204b)(图 14)是电磁不透明的。如在文中将更详细描述的，在一个实例中，由FSS滤波器104(如， FSS元件114的FSS图案112)形成的RF窗口110配置为不干扰由RF天线202(图14)发射和/或接收的RF信号(例如无线电波)。
在FSS复合结构100的示例性实施方式中，RF窗口110由电磁透明的FSS图案112 限定。FSS图案112包括多个电磁透明的FSS元件114(如，由其形成)。如图1中所图解的， FSS元件114可以延伸RF窗口110的长度L和宽度W。
在实例配置中，限定FSS图案112的FSS元件114彼此相等地间隔开。在另一实例配置中，限定FSS图案112的FSS元件114彼此不等地间隔开。在另一实例配置中，限定 FSS图案112的FSS元件114彼此沿至少一个轴同轴对齐。在仍另一实例配置中，限定FSS 图案112的FSS元件114沿至少一个轴偏移(如，交错的)。
如上面所提到的，FSS滤波器104的频率选择性带通性质的设计可以要求FSS元件114 之间的相等或不等间隔调整、FSS元件114的同轴对齐、FSS元件114的偏移(如，交错的)对齐和几何形状的选择，并且可以取决于选择的材料的组合。可以基于期望的系统性质，预选实施分布式电导率、电容和电感以实现给定的整体材料(bulk material)或张量频率响应、功率耗散或吸收、电流、反射、折射或屏蔽效力的选择。作为实例，FSS元件114可以以重复的几何形状图案限定，该几何形状图案包括正方形、网格、十字形和其他几何形状——例如由碳和硼纳米球的不同组合构成的区域制成。
FSS元件114中每一个包括二维FSS元件-周界形状124(如，二维几何形状)。作为实例，FSS元件-周界形状124包括但不限于矩形形状、正方形形状、圆形形状、三角形形状、椭圆形(ovular)形状、加号形状、头部尖拱(ogive)形状(如，具有至少一个大致锥形的端(roundly tapered end))、十字形形状、鸡爪形状、X形状或多边形形状(如，六边形、八边形等)。
在FSS复合结构100的一个实施方式中，层压板102包括一个或多个纤维增强的聚合物(FRP)层片108(图2)。FRP层片108中的每个可以包括结构和可透射的特性和/或性质。例如，FRP层片108的总数目可以随层压板102的期望的结构和/或可透射的特性、FSS复合结构100的期望目的等所规定的而改变。
作为实例，每个FRP层片108包括由聚合物基质材料(没有明确图解)结合在一起的增强纤维材料(没有明确图解)的片或垫。聚合物基质材料可以包括任何适合的热固性树脂(如，环氧树脂)或热塑性塑料。纤维材料可以包括任何适合的织造或非织造(如，编织的、编结的或缝合的)连续增强纤维或纤丝。在实例中，FRP层片108包括用聚合物基质材料(如，预浸料)预浸渍的增强纤维材料的片，也称为干叠层。在另一实例中，FRP层片108包括增强纤维材料的片和聚合物基质材料被施加至增强纤维材料，也称为湿叠层。FRP层片108 的结构和可透射的特性可以基于选择的增强纤维材料和/或聚合物基质材料，且包括但不限于拉伸强度、电导率和/或介电常数和介质损耗角正切。
在示例性实施方式中，FRP层片108是介电的并允许电磁辐射(如，无线电波)通过。作为实例，FRP层片108是低损耗玻璃丝纤维增强的聚合物。作为另一实例，FRP层片108 是低损耗石英纤维增强的聚合物(如，宇航石英氰酸酯(astro-quartz cyanate-ester))。作为仍另一实例，FRP层片108是低损耗玻璃纤维增强的聚合物。
FSS滤波器104允许预定频率下的电磁辐射(如，第一电磁辐射204a)穿过FSS复合结构100并阻止预定频率下的电磁辐射(如，第二电磁辐射204b)穿过FSS复合结构100。进一步，FSS元件114的FSS图案112还允许电压沿着FSS复合结构100的外部表面分布，例如，响应于雷击。
在图解的实施方式中，FSS复合结构100还包括耦连至层压板102的多功能层116。在实例中，多功能层116覆盖包围FSS滤波器104的层压板102的至少部分的板外部表面120。在另一实例中，多功能层116覆盖包围FSS滤波器104的层压板102的整个板外部表面120。作为实例构造，多功能层116包括(如，限定)开口118。FSS滤波器104布置在 (如，FSS元件114的FSS图案112位于)开口118内。开口118包括二维开口-周界形状 122(如，二维几何形状)。开口-周界形状122可以取决于形成FSS图案112的FSS元件114 的配置或排布。
多功能层116进一步允许电压沿着FSS复合结构100的外部表面分布，例如，响应于雷击。多功能层116还提供宽带EMI屏蔽效力。因此，多功能层116为FSS复合结构100 ——例如在FSS滤波器104之外的区域中——提供了抵抗例如EMI和电离辐射的有效屏蔽和有效的雷击保护，而不需要额外的材料。
在实例配置中，和如图1中所图解的，限定FSS图案112的FSS元件114中的每个沿一个轴与FSS元件114中任一个间隔距离D1和/或沿另一轴间隔距离D2。FSS元件114 还与多功能层116间隔距离D3。相邻的FSS元件114之间的距离D1和D2允许电压在FSS 元件114中的相邻FSS元件之间跳跃(jump)并掠过(skip)FSS图案112。多功能层116和相邻的FSS元件114之间的距离D3允许电压从FSS元件跳跃至多功能层116。
图3是纳米材料复合材料126的一个实施方式的截面示意性部分侧视图。图4是图3的纳米材料复合材料的示意性方框图。在FSS复合结构100的示例性实施方式中，FSS元件114中的每一个包括纳米材料复合材料126(由其形成)。在FSS复合结构100的另一示例性实施方式中，多功能层116也包括纳米材料复合材料126(如，由其形成)。在纳米材料复合材料126的示例性实施方式中，纳米材料复合材料126包括载体128和结合至载体128 的纳米材料结构130。
在图解的实施方式中，纳米材料结构130包括建立在载体128上的纳米材料132。例如，纳米材料结构130结合至载体128。作为实例，纳米材料132覆盖在载体128上以形成纳米材料结构130，使得纳米材料结构130整体地结合至载体128。在这样的实例中，纳米材料结构130永久地结合至载体128。
在示例性实施方式中，和如图3中所最佳图解的，纳米材料132中至少一些散置通过载体128的厚度并与载体128缠结以将纳米材料结构130结合(如，永久结合)至载体128。因此，在实例中，纳米材料结构130是片或层结构(如，采取这样的形式)，其包括缠结的纳米材料132的网络。作为实例，纳米材料132在载体128的表面上无规分布或定向(orient)。作为另一实例，纳米材料132在载体128的表面上均匀分布或定向。
在实例构造中，纳米材料132之间的缠结发生在纳米材料132中不同的纳米材料之间的各种交叉位置178处。缠结的纳米材料132的网络包括充足量的纳米材料132以提供充足数目的交叉位置178以实现稳定的纳米材料结构130。
图5是图4的纳米材料复合材料126的纳米材料结构130的一个实施方式的示意性方框图。形成纳米材料结构130的纳米材料132可以采取各种形式。作为实例，纳米材料132是纳米颗粒134(如，采取这样的形式)。纳米颗粒134可以具有各种几何形状。作为实例，纳米颗粒134包括纳米管136(如，采取这样的形式)。作为另一实例，纳米颗粒134包括纳米球138(或采取这样的形式)。作为仍另一实例，纳米颗粒134包括纳米管136和/或纳米球138中至少一种或其组合。虽然已经提供不同类型的纳米颗粒134的各种具体几何形状作为实例，但是也考虑了具有其他几何形状的纳米颗粒134。
取决于纳米材料132的类型和/或几何形状(如，纳米管136、纳米球138或其他纳米颗粒134)，纳米材料132的大小可以改变。作为实例，纳米管136具有非常高的纵横比(长度与直径比)，例如，至少2,500:1。作为实例，纳米管136具有范围从约0.5毫米至约4毫米的长度和范围从约1纳米至约50纳米的直径。也考虑了纳米材料132的其他适合的尺寸，例如，以定制力学和/或电学性质。
由于小的纳米材料132的大小，至少一些纳米材料132可以遍及载体128至少部分地分散和合并，如图3中所图解的。作为实例，至少一些纳米材料132至少部分穿透并散置通过载体128的厚度(如，全厚度)并与载体128缠结和合并。因此，纳米材料结构130有效地耦连或结合至载体128。
作为实例，纳米材料132接近(如，在或靠近)载体128的表面集中(图3)。作为另一实例，纳米材料132部分地散置和缠结遍及载体128的厚度。作为仍另一实例，纳米材料132完全散置和缠结遍及载体128的厚度。
图6为图4的纳米材料复合材料126的纳米材料结构130的另一实施方式的示意性方框图。在纳米材料结构130的图解的实施方式中，纳米材料结构130是碳纳米材料结构140。碳纳米材料结构140耦连至载体128。碳纳米材料结构140包括建立在载体128上的碳纳米材料142。因此，在这样的实施方式中，纳米材料复合材料126是碳纳米材料复合材料。
形成碳纳米材料结构140的碳纳米材料142可以采取各种形式。作为实例，碳纳米材料142是碳纳米颗粒144(如，采取其形式)。碳纳米颗粒144可以具有各种几何形状。作为实例，碳纳米颗粒144包括碳纳米管146(如，采取其形式)。作为另一实例，碳纳米颗粒 144包括碳纳米球148(或采取其形式)。作为另一实例，碳纳米颗粒144包括石墨烯150(或采取其形式)(如，石墨烯片或薄片)。作为仍另一实例，碳纳米颗粒144包括碳纳米管136、碳纳米球148和/或石墨烯中至少一种或其组合。虽然已经提供不同类型的碳纳米颗粒144 的各种具体几何形状作为实例，但是也考虑了具有其他几何形状的碳纳米颗粒144。
具体参考碳纳米管146，在实例中，碳纳米管146是单壁碳纳米管(SWCNT)。在另一实例中，碳纳米管146是多壁碳纳米管(MWCNT)。在另一实例中，碳纳米管146是预应力多壁碳纳米管(PSMWCNT)。在又另一实例中，碳纳米管146是SWCNT、MWCNT和/ 或PSMWCNT的组合。
可以根据各种技术制造PSMWCNT。作为实例，可以通过将MWCNT放入炸弹室(bombchamber)并使用爆炸以快速增加压力来迫使MWCNT的壁压缩至范德华力占主导的距离内来实现PSMWCNT。作为一个实例，可以通过将MWCNT暴露至辐射以增加压力来实现 PSMWCNT。
在一个具体非限制性实例中，PSMWCNT可以具有范围从约0.22nm至约0.28nm的壁间间隔(如，与之相比，传统MWCNT为约0.34nm)。与普通MWCNT的那些相比，由 PSMWCNT提供的益处可以包括增强的壁间剪切强度，其又提高负荷转移能力。这提供了比普通碳纳米管(CNT)的轴向拉伸强度和杨氏模量高约20％的轴向拉伸强度和杨氏模量。
图7为图4的纳米材料复合材料126的纳米材料结构130的另一实施方式的示意性方框图。在纳米材料结构130的图解的实施方式中，纳米材料结构130是硼纳米材料结构152。硼纳米材料结构152耦连至载体128。硼纳米材料结构152包括建立在载体128上的硼纳米材料154。因此，在这样的实施方式中，纳米材料复合材料126是硼纳米材料复合材料。
形成硼纳米材料结构152的硼纳米材料154可以采取各种形式。作为实例，硼纳米材料154是硼纳米颗粒156(如，采取其形式)。硼纳米颗粒156可以具有各种几何形状。作为实例，硼纳米颗粒156包括硼纳米管158(如，采取其形式)。作为另一实例，硼纳米颗粒 156包括硼纳米球160(或采取其形式)。作为另一实例，硼纳米颗粒156包括硼纳米管158 和/或硼纳米球160中至少一种或其组合。作为又其他实例，硼纳米颗粒156包括准平面硼簇、层状硼、准晶态硼固体颗粒或其组合。虽然已经提供不同类型的硼纳米颗粒156的各种具体几何形状作为实例，但是也考虑了具有其他几何形状的硼纳米颗粒156。
虽然已经提供了不同类型的各种具体材料作为纳米材料132的实例，但是在其他实施方式中，也考虑了具有其他材料组成的纳米材料132。作为实例，纳米材料132可以包括各种其他类型的导电性纳米材料。作为另一实例，纳米材料132可以包括碳、硼等的各种其他同素异形体。作为另一实例，纳米材料132可以包括其他层状或范德华或薄片状纳米材料，包括例如六方氮化硼(hBN)、二硫化钼(MoS2)、二硫化钨(WS2)、氮化硼纳米管等或其组合。可以基于期望的频率滤波、屏蔽效力、期望的电磁性能特性等中的一个或多个选择使用的具体纳米材料132。
在纳米材料结构130的另一实施方式中，纳米材料结构130包括不同类型的纳米材料 132的掺混物，例如，具有不同几何形状(如，管状、球状等)或不同构成材料(如，碳、硼等)的不同的纳米颗粒134。在该实施方式的实例中，碳是导电性材料，硼是电阻材料，和当以不同的几何形状方式组合时，例如，使用纳米球、纳米管或其他配置，可以导致不同的频率响应、电流操纵和/或结构材料性质，其可以用于设计RF滤波器、电屏蔽或避雷器。
除了起到FSS滤波器104的功能外，利用公开的纳米材料复合材料126可以额外地提供对各种环境影响——诸如来自电磁干扰、辐射、电(如，闪电)等的环境影响——的多功能屏蔽。
图8是图4的纳米材料复合材料126的载体128的一个实施方式的示意性方框图。在图解的实施方式中，载体128包括载体材料162(如，由其制造)。载体材料162包括任何适合的材料，纳米材料132可以覆盖在其上以在载体128上形成(如，建立和/或结合)纳米材料结构130。
在实例构造中，载体128(如，载体材料162)包括织造材料166。作为实例，载体128可以采取织造纱布、布、织物或垫的形式。例如，载体材料162包括织造在一起以形成薄织造载体128的纤维164。在另一实例构造中，载体128(如，载体材料162)包括非织造材料168。作为实例，载体128可以采取非织造贴面层、织物或垫的形式。例如，载体材料 162包括缠结或圈结(loop)在一起以形成薄非织造载体128的纤维164。
在非织造载体128的实例中，缠结的纤维164提供导电性的多方向提高和均匀性，在拉伸性质和冲击强度的均匀性中的至少一些优势和/或更大的电均匀性(如，当与单向纤维相比时)。额外地，缠结允许纳米材料132不仅仅搁置在载体128的表面上，而是基本上与载体128互相盘绕(如，至少部分地在载体128内)。互相盘绕还提供了利用纳米材料132 堵塞空气隙的优势，其中如果纳米材料132仅仅搁置在载体128的表面上，与如果互相盘绕的相比，纳米材料结构130(如，纳米材料132)和载体128之间的界面的力学完整性将较弱。
在实例中，载体128(如，载体材料162)是导电性的。导电性载体128为FSS复合结构100提供增强的雷击保护和宽带屏蔽效力。
在另一实例中，载体128(如，载体材料162)是非导电性的。非导电性载体128在一些情况中是有益的以在层压板102和纳米材料复合材料126之间提供介电或非导电性屏障。
在另一实例中，载体128(如，载体材料162)是介电的。介电载体128在保留在表面处的雷击方面提供了一些优点，帮助阻止电流达到下面的FSS复合结构100，并可以用作其他目的，诸如沉积净电荷收集(precipitation static charge collection)。
最后，载体128是导电性的、非导电性的还是介电的可以取决于，例如，纳米材料复合材料126的具体应用和/或期望的性质。在仍另一实施方式中，载体128包括导电性载体材料和介电载体材料的组合，当组合时，其形成用作频率选择性表面的分散的介电材料。材料系统的具体组合可以基于对表面保护的应用、期望或所需的隔离水平、期望或所需的电导率水平等。
在图解的实施方式中，载体128还包括金属涂层170。例如，载体材料162涂布有金属涂层170。金属涂层170提供雷击保护和低频率屏蔽效力。纳米材料结构130的纳米材料132(如，碳纳米材料142)提供中至高频率屏蔽效力。金属涂布的载体128和纳米材料结构130一起提供雷击保护和宽带屏蔽效力。
图9是图4的纳米材料复合材料126的载体128的另一实施方式的示意性方框图。在图解的实施方式中，载体材料162包括碳纤维材料174。碳纤维材料174包括碳纤维176(如，碳纤维的多个连续股)。在实例中，碳纤维材料174包括织造在一起以形成薄织造载体 128(如，碳纤维纱布)的碳纤维176。在另一实例中，碳纤维材料174包括缠结或圈结在一起以形成薄非织造载体128(如，碳纤维贴面层)的碳纤维176。在某些实例中，碳纤维176 与光粘合剂保持在一起(没有明确图解)。
在载体128的可选实施方式中，载体材料162包括尼龙(如，尼龙纤维)、聚酯(如，聚酯纤维)、PEEK(如，PEEK纤维)、PEKK(如，PEKK纤维)、玻璃丝(如，玻璃丝纤维)、镀金属的聚合物(如，镀金属的聚合物纤维)、金属网或箔(如，延展的铜箔)，金属化的碳纤维 (如，镍涂布的碳纤维)、聚丙烯腈(PAN)(如，PAN纤维)、电纺的PAN纳米纤维、紧密填充的(tightlypacked)、湿纺的碳纳米管线等或其组合或混杂物。
在载体128的其他可选实施方式中，载体材料162包括玻璃(如，玻璃纤维)(如，E-玻璃、S-玻璃)、芳族聚酰胺(如，芳族聚酰胺纤维)(如，Kevlar)、氟代聚合物(如，氟代聚合物纤维)(如，超高分子量聚乙烯、高密度聚乙烯、特氟龙等)、聚酰亚胺(如，聚酰亚胺纤维)、碳化硅(如，碳化硅纤维)、氧化铝(如，氧化铝纤维)、硼(如，硼纤维)、大麻(如，大麻纤维)、石英(如，石英纤维)、陶瓷(如，陶瓷纤维)、玄武岩(如，玄武岩纤维)等或其组合或混杂物。
用于载体128的具体载体材料162可以至少部分基于公开的纳米材料复合材料126的具体应用和/或功能，诸如但不限于带通滤波、电磁干扰(EMI)屏蔽、辐射屏蔽、电离辐射屏蔽、闪电保护、环境保护、环境隔离、耐划痕性等。作为一个实例，当期望或需要更高电导率的纳米材料复合材料126时，例如，用于雷击保护和/或低频率屏蔽效力，载体128 可以由导电性载体材料162——例如碳纤维材料174——制成。作为另一实例，当期望或需要较低电导率的纳米材料复合材料126时，载体128可以由非导电性载体材料162制成。作为进一步实例，纤维可以以几何形状排布以实现二维或三维张量电导率和/或张量介电性质，用于定制电流在结构上如何流动和如何被吸收。
图10是图8的载体128的金属涂层170的一个实施方式的示意性方框图。在图解的实施方式中，金属涂层170是镍涂层172。镍(Ni)提供了增强的雷击保护和低频率屏蔽效力。如上面所表达，纳米材料结构130的纳米材料132(如，碳纳米材料142)提供了中至高频率屏蔽效力。镍涂布的载体128和纳米材料结构130一起提供增强的雷击保护和宽带屏蔽效力。
在可选实施方式中，除镍或除了镍以外，还使用其他金属作为金属涂层170。可以基于期望的屏蔽效力、在频率或操作下最小化的趋肤效应深度或其他性质来选择用于金属涂层170的具体金属。
金属涂层170(如，镍涂层172)可以通过多种工艺或技术施加至载体128。作为一个实例，例如，通过化学气相沉积工艺、化学镀膜工艺或电镀工艺向载体材料162或纤维164中的个体纤维施加金属涂层170。
在实例中，金属涂层170(如，镍涂层172)被施加至载体128的一个表面。在另一实例中，金属涂层170被施加至载体128的两个表面。在金属涂层170被施加至载体128的两个表面的实例中，在一个表面上存在的金属涂层170比在另一表面上多。作为实例，当纳米材料复合材料126(如，至少载体128)包括金属涂层170时，纳米材料结构130结合至的载体128的表面可以与具有更多金属涂层170的载体128的表面相对。
在另一实例中，以连续化学气相沉积工艺利用镍涂布个体纤维164(如，碳纤维176) 或纤维丝束。在用镍涂布纤维164的线轴(如，在所有侧上)之后，将镍涂布的纤维164切断并形成为非织造载体材料162(如，镍涂布的非织造碳纤维贴面层)。
因此，在示例性实施方式中，载体128包括涂布有镍涂层172(图10)的碳纤维材料174(图9)，例如，采取Ni涂布的非织造碳纤维贴面层的形式。
图11是FSS复合结构100的另一实施方式的截面示意性部分侧视图。在FSS复合结构100的图解的实施方式中，定向纳米材料复合材料126使得载体128毗邻(如，接触)层压板102(如，最外FRP层片108)且纳米材料结构130(如，纳米材料132)与层压板102相对。如此，纳米材料结构130的表面限定FSS元件114的外部表面。在载体128包括金属涂层170的实施方式中，具有金属涂层170的载体128的表面毗邻层压板102。
图12是FSS复合结构100的另一实施方式的截面示意性部分侧视图。在FSS复合结构100的图解的实施方式中，定向纳米材料复合材料126使得纳米材料结构130(如，纳米材料132)毗邻(如，接触)层压板102(如，最外FRP层片108)。如此，载体128的表面限定 FSS元件114的外部表面。在载体128包括金属涂层170的实施方式中，具有金属涂层170 的载体128的表面限定FSS元件114的外部表面。
在定向纳米材料复合材料126使得纳米材料结构130毗邻(如，接触)层压板102的实施方式中，如图12中所图解的，在载体128和最外FRP层片108之间集中形成纳米材料结构130的纳米材料132。在实例中，纳米材料132中至少一些至少部分散置通过FRP层片108并与其缠结以使纳米材料结构130结合(如，永久结合)至层压板102。
纳米材料复合材料126相对于层压板102的定向可以取决于多种因素，诸如FSS复合结构100的期望的力学和/或电学性质。作为实例，当雷击保护是主要目的时，可以定向纳米材料复合材料126使得金属涂层170是FSS复合结构100的外部表面(图12)。作为另一实例，当频率依赖EMI屏蔽是主要目的，可以定向纳米材料复合材料126使得纳米材料结构130是FSS复合结构100的外部表面(图11)。
因此，公开的纳米材料复合材料126在屏蔽EMI方面是有效的。作为实例，纳米材料复合材料126(如，耦连至载体128的纳米材料结构130)可以在中频(约100MHz与约1GHz 之间)和高频(大于约1GHz)下提供有效的EMI屏蔽。作为另一实例，具有金属涂层170的纳米材料复合材料126(如，耦连至具有金属涂层170的载体128的纳米材料结构130)可以在低频(小于约100MHz)、中频(约100MHz与约1GHz之间)和高频(大于约1GHz)下提供有效的EMI屏蔽。进一步，公开的纳米材料复合材料126在屏蔽电力(electricity)和耗散电压方面是有效的。
类似地，公开的具有FSS元件114和多功能层116——由纳米材料复合材料126形成——的FSS复合结构100可以提供类似的宽带EMI屏蔽效力和雷击减轻，由于不同的电磁频带可以不同地影响电子设备、通信和航空电子设备，该FSS复合结构100在航空航天应用中可以是特别有益的。
图13是用于制造纳米材料复合材料片302的系统300的一个实施方式的示意性图解。在图解的实施方式中，通过将纳米材料132和液体312的浆料304覆盖在载体片306的表面上来制造纳米材料复合材料片302。将压力和/或热中的至少一种施加至纳米材料结构130(如，纳米材料132)和载体片306的组合以使两者结合在一起并形成纳米材料复合材料片302。
如本文中所使用的，纳米材料复合材料片302是纳米材料复合材料126的连续片。类似地，如本文中所使用的，载体片306是载体128的连续片。如此处所使用的，术语连续的意思是细长的片，其长度的数量级大于宽度的数量级。
浆料304至少部分地过滤通过载体片306以在载体片306的表面上建立纳米材料结构 130。因此，在实例中，载体片306(如，载体128)是多孔的。
在实例中，系统300包括载体片306的卷308。一对第一辊310从卷308拉出载体片306并沿加工路径引导和/或导向载体片306。作为实例，第一辊310是导向辊、夹紧辊、压紧辊等。
在图解的实施方式中，将纳米材料132和液体3 12混合以形成纳米材料132和液体312 的浆料304(如，在液体312中悬浮的纳米材料132的流体混合物或悬浮液)。液体312可以是纳米材料132分散并悬浮在其中的任何适合的分散液体或流体材料。一般地，作为实例，液体312与纳米材料132是非反应的(如，纳米材料132在液体312中是不可溶的)。在示例性实施方式中，液体312是水。在可选实施方式中，液体312是有机溶剂、酸、树脂(如，热塑性或环氧树脂)或任何其它适合的分散液体。液体312可以还包括一种或多种用于改良和/或稳定纳米材料132在液体312中分散和悬浮的化合物。
可以使用各种化学工艺来制造与液体312混合并用于形成纳米材料结构130的纳米材料132。例如，根据各种技术制造的各种类型的纳米管136可以用作纳米材料132。在一个实例中，在片(如，不锈钢片)上生长纳米管136或其他纳米颗粒134。然后将生长的纳米管136从片上刮下。
在该实例中，系统300包括成形台314。建立纳米材料结构130的浆料304(如，纳米材料132和液体312)和载体片306之间的相互作用发生在成形台314上。作为实例，成形台314包括当将浆料304分配(如，倾到、喷洒等)在载体片306之上时足以支撑载体片306 的金属丝网或筛网。当将浆料304覆盖(如，倾倒)在载体片306之上时，浆料304在载体片306的表面之上散布开。液体312穿过载体片306，并且纳米材料132由载体片306(如，在载体片306的表面上和/或至少部分在载体片306的表面以下)过滤(如，筛出和保留)以形成纳米材料结构130。
在该实例中，载体片306支撑在传送装置316(如，传送带)上，其沿着加工路径运载载体片306。传送装置316可以是当在载体片306之上分配浆料304并由该载体片306过滤浆料304时足以在平面上支撑载体片306的金属丝网或筛网。
在该实例中，系统300还包括接近成形台314(如，在其下面)的真空区318，其配置为提供足以从载体片306(如，从其的上表面)以上吸引浆料304并通过载体片306的真空压力，同时允许纳米材料132在表面上缠结并沉降入(如，至少部分分散通过)载体片306。
在该实例中，系统300包括一个或多个干燥器320(如，以施加热)。干燥器320沿着加工路径在成形台314之后接近(如，在或靠近)耦连的纳米材料结构130和载体片306的组合定位。作为实例，干燥器320配置为干燥耦连的纳米材料结构130和载体片306的组合(如，移除大部分或全部的剩余液体312)并形成纳米材料复合材料片302。
在该实例中，系统300还包括或可选地包括一个或多个第二辊322(如，以施加压力或施加压力和热)。第二辊322配置为沿着加工路径拉动、引导或导向耦连的纳米材料结构130和载体片306的组合。第二辊322还配置为压缩耦连的纳米材料结构130和载体片306 的组合以形成纳米材料复合材料片302。作为实例，第二辊322是导向辊、夹紧辊、压紧辊等。
在该实例中，第二辊322为加热辊，其配置为增加耦连的纳米材料结构130和载体片 306的组合的温度，以便例如，在正由第二辊322压缩耦连的纳米材料结构130和载体片306的组合时，干燥耦连的纳米材料结构130和载体片306的组合。
虽然在图13中通过实例仅图解了单个相对对的第二辊322，在其他实施方式中，沿着加工路径布置额外对的辊以递增地压缩(如，至约0.5密耳至约1.0密耳之间)耦连的纳米材料结构130和载体片306的组合——例如在多个阶段中。
在实例中，将耦连的纳米材料结构130和载体片306的组合加热至约200°F和约300°F 之间(如，220°F)以移除液体312和/或干燥纳米材料复合材料片302(如，形成干燥的纳米材料复合材料片)。
在实例中，将耦连的纳米材料结构130和载体片306的组合从约8密耳的厚度压缩(如，在加热之后)以形成具有约6密耳(如，6.3密耳)的厚度的纳米材料复合材料片302(如，压缩的纳米材料复合材料片)。施加热、压力或热和压力的组合将纳米材料结构130和载体片 306结合和/或整合在一起。作为实例，施加的压力和/或热是均匀的并辅助制造纳米材料复合材料片302，其为均匀且单一(unitary)的(如，均匀且单一的纳米材料复合材料片)。
向纳米材料结构130和载体片306的组合施加压力和/或热中的至少一种还可以被称为层压。作为实例，向纳米材料结构130和载体片306的组合施加压力和/或热进一步使纳米材料132与载体片306散置和整合，例如，以使纳米材料结构130和载体片306结合在一起。
在施加压力和/或热(如，施加步骤)之后，纳米材料复合材料片302可以卷成纳米材料复合材料片302的卷。
组装以在载体片306上形成纳米材料结构130的纳米材料132的密度可以取决于各种因素，其包括但不限于纳米材料132的大小和/或几何形状、纳米材料132的类型、纳米材料复合材料126的特定应用(如，期望的带通滤波器、期望的特定RF频率下的屏蔽效力或衰减、期望的雷击保护水平、期望的电导率水平、期望的表面电阻率等)、期望的纳米材料结构130的厚度、期望的纳米材料结构130的重量等等。
作为实例，纳米材料132具有约1克每平方米(gsm)的基重(basis weight)。作为实例，纳米材料132具有小于约1.0的相对密度。作为实例，纳米材料结构130具有约1克纳米材料132每平方米(gsm)的基重。作为另一实例，纳米材料结构130具有至少1克的纳米材料132每平方米(gsm)的基重。
在图解的实施方式中，纳米材料复合材料片302还包括保护片326。在实例中，系统300包括连续的保护片326的卷328。作为实例，保护片326可剥离地耦连至与纳米材料结构130相对的载体片306。保护片326可以保护纳米材料复合材料片302，例如，当卷成卷324时。在特定应用中使用纳米材料复合材料片302之前，例如，当用于形成FSS复合结构100的FSS滤波器104时，从纳米材料复合材料片302移除保护片326。保护片326 还可以称为保护层或剥离薄膜。作为实例，保护片326包括聚四氟乙烯玻璃材料的片(如，采取其形式)，所述材料诸如ARMALONTM聚四氟乙烯玻璃层压件、纸、聚酯薄膜、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)的片(如，
Figure BDA0001308656340000121
)等等。
图14是天线系统200的一个实施方式的示意性图解。公开的天线系统200包括相对于公开的FSS复合结构100放置并被其封闭的射频(RF)天线202。RF天线202由FSS复合结构100在物理上和电磁上保护。如上面所表达，FSS复合结构100提供对RF天线202 的操作频率的带通滤波、增强的持久性和对RF天线202的损伤保护、对RF天线202的宽带电磁干扰屏蔽效力、以及对RF天线202的雷击保护。
在天线系统200的图解的实施方式中，RF天线202放置在FSS复合结构100后面。作为实例，RF天线202直接放置在由FSS元件114的FSS图案112形成的FSS滤波器104 后面(如，在RF窗口110后面)。
在实例构造中，RF天线202包括耦连至无线电设备212的一个或多个天线元件210。无线电设备212包括配置为在操作频率下操作的无线电发射器和无线电接收器。作为实例，RF天线202包括耦连(如，机械地连接、粘附地结合等)至FSS复合结构100的一个或多个共形天线元件210。作为另一实例，RF天线202包括机械地耦连(如，紧固)至FSS复合结构100的一个或多个平面天线元件(flat antenna elements)210(如，偶极天线、喇叭天线或贴片天线)。
还考虑了其他适合类型的天线元件。RF天线202的天线元件210的形状或配置取决于期望的覆盖率和极化、辐射图案与其他天线重叠的考虑和附近结构的接近度。
作为实例，用于天线系统200的RF天线202是相控阵天线变体(variant)、孔径天线变体、线或隙缝天线变体等等。RF天线202的类型不受公开的FSS复合结构100的实施所限制——除了确定FSS复合结构100的大小、FSS滤波器104的操作的频率、组成FSS图案112的介电张量性质和FSS元件114的几何形状和材料配置。作为实例，RF天线202 可以是平面天线——实施为结合至FSS复合结构100的内模线(inner mold line)的附饰物，或可以是与FSS复合结构100充分间隔开的平面或立体天线(volumetric antenna)。
在另一实例构造中，RF天线202可以需要一个或多个浅或深背腔(backingcavity)(没有明确图解)以加强单向辐射，这取决于操作的波长和腔的内部使用的介电或铁氧体材料、辐射元件(如，天线元件210)的选择、辐射元件计数(如，如果它是阵列)和电尺寸(electrical size)。在FSS复合结构100卷绕以形成两个相对面的情况中——诸如飞行器(如，飞行器 1200)的垂直尾翼或机翼，一些应用可以根本不加强单向辐射。
在天线系统200的另一实施方式中，RF天线202夹在FSS复合结构100中使用的层压件(如，层压板102)的层片(如，FRP层片108)之间，或可以结合至FSS复合结构100的外模线(outer mold line)或FSS复合结构100的内模线，这取决于天线元件(如，天线元件 210)自身的可达性、访问(access)和可修性、损伤容限、和所需的耐久性。如果夹在中间， RF天线202可以简单地是在薄膜诸如聚酰亚胺上刻蚀的铜，并且其包括在叠层中，或是在堆叠和固化之后结合至FSS复合结构100的准备的表面。
多功能层116还为任何电压提供接地路径。作为一个实例，多功能层116接地至下面的支撑结构206(如，机体)。在实例构造中，FSS复合结构100通过多个紧固件208耦连至支撑结构206。紧固件208中的至少一个穿过至少一部分的多功能层116以使多功能层116 接地。
因此，形成公开的FSS复合结构100的FSS滤波器104和多功能层116的纳米材料复合材料126为RF天线202提供了由载体128提供的增强耐久性和损伤保护、由载体128 和纳米材料结构130的组合提供的宽带屏蔽效力和由以FSS图案112排布的FSS元件114 提供的对下面的(underlying)天线频率的带通滤波。
图15是图解公开的用于制造FSS复合结构100的方法400的一个实施方式的流程图。可对方法400进行修改、添加或省略而不背离本公开内容的范围。方法400可以包括更多、更少或其他步骤。额外地，步骤可以以任何适合的顺序执行。
公开的方法400的图解的实施方式包括提供层压板102的步骤，如在方框402所示。如在方框404所示，方法400包括提供FSS滤波器104的步骤。如在方框406所示，方法 400包括将FSS滤波器104连接至层压板102的步骤。
在方法400的图解的实施方式中，提供层压板102的步骤(方框402)包括如下步骤：提供一个或多个FRP层片108，如在方框408所示，和连续地堆叠(如，叠放)FRP层片108 ——例如在模具中(没有明确图解)，如在方框410所示。
在方法400的图解的实施方式中，提供FSS滤波器104的步骤(方框404)包括提供纳米材料复合材料片302的步骤，如在方框412所示。纳米材料复合材料片302可以使用公开的系统300(图13)制造。如在方框414所示，提供FSS滤波器104的步骤(方框404)包括确定FSS图案112的步骤。FSS图案112包括FSS元件114的形状、大小和/或排布。
FSS滤波器104的设计需求主要由RF天线202的操作频带和视场确定。FSS滤波器104的目的和其组成零件可以广泛地改变并影响其设计。在一些设计中，其可以降低群集的机体上附近的天线设备之间的同址(co-site)干扰。在其他情况中，通过降低在操作的频带之外的频率下其天线和结构模式雷达横截面(structural mode radar cross section)来降低来自天线的雷达回波可能是必须的。在仍其他情况中，向天线以不同的视界角提供不同的反射或折射以补正角度依赖去极化或瞄准误差损失(boresight error losses)可能是必须的。在一些情况中，天线的功率操纵能力影响FSS滤波器104设计的选择、材料的选择和实施，其包括实施热耗散、辐射特征(feature)进入频率选择性表面层，诸如热通道。
提供FSS滤波器104的步骤(方框404)包括由纳米材料复合材料片302形成FSS图案112的步骤，如在方框416所示。在实例中，通过切割掉部分纳米材料复合材料片302留下以FSS图案112排布的FSS元件114来形成FSS图案112。作为实例，计算机控制的激光修剪器从下面保护片326移除(如，烧蚀)部分纳米材料复合材料片302。保护片326保持 FSS元件114以FSS图案112排布，以致FSS元件114的整个FSS图案112可以作为整体定位在层压板102的外部表面上。作为实例，根据FSS图案112的设计，保护片326保持多个FSS元件114相对彼此放置并与彼此间隔开(如，以距离D1和D2)。
在方法400的图解的实施方式中，将FSS滤波器104连接至层压板102的步骤(方框406)包括将以FSS图案112排布的FSS元件114转移至层压板102的板外部表面120的步骤，如在方框418所示。在一个实例中，将FSS元件114的整个FSS图案112作为整体转移至层压板102。具有FSS图案112的纳米材料复合材料片302堆叠在层压板102上(如， FRP层片108堆的最外FRP层片108)。安放FSS元件114接触层压板102的板外部表面 120。层压板102和FSS元件114之间的粘附力(如，由于FRP层片108的基体材料)可以大于FSS元件114和保护片326之间的粘附力，因此，允许保护片326被剥离并留下板外部表面120上以FSS图案112排布的FSS元件114。作为实例，纳米材料复合材料片302 包括一个或多个配准(registration)特征(没有明确图解)。配准特征允许FSS元件114的FSS 图案112被相对一个或多个FRP层片108的叠层或叠层工具(如，模具)近似地放置。也考虑了施加以FSS图案112排布的FSS元件114的其他方法。
将FSS滤波器104连接至层压板102的步骤(方框406)还包括将FSS元件114结合至层压板102的板外部表面120的步骤，如在方框420所示。作为实例，形成FSS滤波器104 的以FSS图案112排布的FSS元件114和形成层压板102的FRP层片108共固化。也考虑了将FSS元件114结合至层压板102的其他方法，诸如粘合剂结合。
在图解的实施方式中，方法400还包括将多功能层116连接至层压板102的步骤，如在方框422所示。将多功能层116连接至层压板102的步骤(方框422)可以与将FSS滤波器104连接至层压板102的步骤(方框406)同时执行。作为实例，当正形成FSS图案112 时，由激光修剪器形成多功能层116的大小和包围FSS滤波器104的多功能层116中开口 118的大小和形状。
图16为飞行器生产和使用方法16的方框图。图17为飞行器1200的示意性图解。在飞行器制造和使用方法1100和飞行器1200的背景下，可以描述本文中公开的装置、系统和用于制造该装置的方法的实例。
在生产前期间，说明性方法1100可以包括飞行器1200的规格和设计，如在方框1102 所示，其可以包括FSS元件114的设计(如，优化几何形状、图案和/或安放)；以及材料采购，如在方框1104所示。在生产期间，可以进行飞行器1200的零件和子组件制造——如在方框1106所示，和系统集成——如在方框1108所示。其后，飞行器1200可以通过验收并交付，如方框1110所示，从而被投入使用，如在方框1112所示。在投入使用时，飞行器1200可被安排进行常规维护和保养，如在方框1114所示。常规维护和保养可以包括飞行器1200的一个或多个系统的改进、重构、修整等等。
可以通过系统集成商、第三方和/或操作者(如，客户)执行或进行说明性方法1100的每一步过程。为了该描述的目的，系统集成商可以包括而不限于任意数目的飞行器制造商和主系统转包商；第三方可以包括而不限于任意数目的出售商、转包商和供应商；和操作者可以为航空公司、租赁公司、军事实体、服务机构等等。
如图17中所示，通过说明性方法1100生产的飞行器1200包括机体1202，其包括一个或多个公开的FSS复合结构100，如关于图1和2所描述的。在各种实施中，公开的FSS 复合结构100可以用于形成飞行器1200的不同的结构或零件。例如，多个FSS复合结构 100可以相互连接以形成具有各种尺寸的三维形状的较大结构。作为一个实例，一个或多个FSS复合结构100可以形成飞行器1200的机体1202的一部分或飞行器1200的其他主要或次要结构，诸如机身1216、机翼1218等。作为另一实例，一个或多个FSS复合结构 100可以形成蒙皮板1220，其形成飞行器1200的机身1216、机翼1218或其他主要或次要结构。作为仍另一实例，一个或多个FSS复合结构100可以形成天线罩1222。
由说明性方法1100生产的飞行器1200还包括多个高级系统1204和内部1206。高级系统1204的实例包括推进系统1208、电气系统1210、液压系统1212、环境系统1214和通信系统1224(如，天线系统200)中的一种或多种。可以包括任意数目的其他系统。
虽然显示航空航天的实例，但是本文中公开的原理可以被用于其他工业，诸如汽车工业、船舶工业等等。
可以在制造和使用方法1100的任一个或多个阶段期间应用本文中显示或描述的装置、系统和方法。例如，可以以与在飞行器1200投入使用(方框1112)时生产的零件或子组件类似的方式制作或制造对应于零件或子组件制造(方框1106)的零件或子组件。再者，在生产阶段期间(方框1108和1110)，可以利用系统、装置和方法或其组合的一个或多个实例。类似地，可以利用系统、装置和方法或其组合的一个或多个实例——例如但不限于在飞行器 1200投入使用(方框1112)时和在维护和保养阶段期间(方框1114)。
本文中提及“实施方式”意思是结合实施方式描述的一个或多个特征、结构、元件、零件或特性包括在至少一个实施中。因此，贯穿本公开内容的短语“实施方式”、“另一实施方式”和类似语言可以但非必须指同一实施方式。进一步，表征任一实施方式的主题可以但非必须包括表征任何其他实施方式的主题。
类似地，本文中提及“实例”意思是结合实例描述的一个或多个特征、结构、元件、零件或特性包括在至少一个实施方式中。因此，贯穿本公开内容的短语“实例”、“另一实例”和类似语言可以但非必须指同一实例。进一步，表征任一实例的主题可以但非必须包括表征任何其他实例的主题。
除非另有指示，术语“第一”、“第二”等本文中仅用作标记，并非旨在对这些术语所指的项目赋予顺序、位置或层次要求。而且，提及“第二”项目不需要或排除较低编号项目(如，“第一”项目)和/或较高编号项目(如，“第三”项目)。
如本文中所使用，当与项目列表一起使用时，短语“至少一个”意思是可以使用所列举项目中一个或多个的不同组合和可以需要列表中项目的仅一个。项目可以是具体物体、事情或类别。换句话说，“至少一个”意思是可以使用来自列表的任意组合的项目的或任意数目的项目，但可以不需要列表中的所有项目。例如，“项目A、项目B和项目C中的至少一个”可以意思是项目A；项目A和项目B；项目B；项目A、项目B和项目C；或项目B和项目C。在一些情况中，“项目A、项目B和项目C中的至少一个”可以意思是，例如而没有限制，两个项目A、一个项目B和十个项目C；四个项目B和七个项目C；或一些其他适合的组合。
在图4-10中，参考上面，连接各种元件和/或零件的实线——如果有的话——可以代表机械、电学、流体、光学、电磁和其他耦连和/或其组合。如本文中所使用的，“耦连”意思是直接以及间接地相关联。例如，构件A可以直接与构件B相关联，或可以间接与其相关联，如经由另一构件C。应当理解的是，不必须描绘各种公开的元件之间的所有关系。因此，还可以存在除了方框图中描绘的那些之外的耦连。连接指定各种元件和/或零件的方框的虚线——如果有的话——代表与通过实线代表的那些方框在功能和目的上类似的耦连；然而，由虚线代表的耦连可以选择性地提供或可以涉及本公开内容的可选实例。同样，以虚线代表的元件和/或零件——如果有的话——指示本公开内容的可选实例。以实线和/ 或虚线显示的一个或多个元件可以从特定的实例省略，而不背离本公开内容的范围。环境元件——如果有的话——以点线代表。为了清楚，也可以显示虚拟(假想)元件。本领域技术人员将理解，图4-10中图解的特征的一些可以以各种方式组合，而不需要包括图4-10、其他附图和/或附随的公开内容中描述的其他特征，即使这样的一个或多个组合在本文中没有明确图解。类似地，不限于提出的实例的额外的特征可以与本文中显示和描述的一些或全部特征组合。
在图15和16中，参考上面，方框可以代表操作和或其部分，并且连接各个方框的线不暗示操作或其部分的任何特定顺序或从属关系。由虚线代表的方框指示可选的操作和/或其部分。连接各个方框的虚线——如果有的话——代表操作或其部分的可选从属关系。应当理解，不是必须描绘各个公开的操作中之间的全部从属关系。图15和16以及附随的描述本文中提出的方法(一个或多个)的操作的公开内容不应当解释为必须确定待执行的操作的顺序。而是，虽然指示了一个说明性顺序，但是应当理解，当适当时操作的顺序可以修改。因此，某些操作可以以不同顺序或同时地执行。额外地，本领域技术人员将理解，不需要执行描述的所有操作。
进一步，本公开内容包括根据下面的条款的实施方式：
条款1.一种频率选择性表面复合结构，其包括：
层压板；和频率选择性表面滤波器，其包括耦连至所述层压板的外部表面并以频率选择性表面图案排布的多个频率选择性表面元件，其中所述频率选择性表面元件中的每一个包括纳米材料复合材料。
条款2.条款1的频率选择性表面复合结构，其中所述纳米材料复合材料包括：
载体；和结合至所述载体的纳米材料结构。
条款3.条款2的频率选择性表面复合结构，其中所述纳米材料结构包括在所述载体的表面上沉积的纳米材料的网络。
条款4.条款3的频率选择性复合结构，其中所述纳米材料是导电性的。
条款5.条款3的频率选择性表面复合结构，其中所述纳米材料是碳纳米管。
条款6.条款2的频率选择性表面复合结构，其中所述载体包括织造或非织造碳纤维材料之一。
条款7.条款6的频率选择性表面复合结构，其中所述载体进一步包括金属涂层。
条款8.条款7的频率选择性表面复合结构，其中所述金属涂层包括镍涂层。
条款9.条款1的频率选择性表面复合结构，其中所述多个频率选择性表面元件适当间隔开以跨越所述频率选择性表面图案耗散电压。
条款10.条款1的频率选择性复合结构，其进一步包括耦连至所述层压板的所述外部表面并包围所述频率选择性表面滤波器的多功能层，其中所述多功能层包括所述纳米材料复合材料。
条款11.条款10的频率选择性复合结构，其中所述多个频率选择性表面元件与所述多功能层适当间隔开以从所述频率选择性表面图案至所述多功能层耗散电压，和其中所述多功能层是接地的。
条款12.一种天线系统，所述天线系统包括：
频率选择性表面复合结构，其包括：
层压板；和频率选择性表面滤波器，其包括耦连至所述层压板的外部表面并以频率选择性表面图案排布的多个频率选择性表面元件，其中所述频率选择性表面元件中的每一个包括纳米材料复合材料；和在所述频率选择性滤波器之后放置的RF天线。
条款13.条款12的天线系统，其中所述纳米材料复合材料包括：
载体；和结合至所述载体的纳米材料结构。
条款14.条款13的天线系统，其中所述纳米材料结构包括在所述载体的表面上沉积的碳纳米管的网络。
条款15.条款14的天线系统，其中所述载体包括：
织造或非织造碳纤维材料之一；和镍涂层。
条款16.条款12的天线系统，其中所述频率选择性表面复合结构进一步包括耦连至所述层压板的所述外部表面并包围所述频率选择性表面滤波器的多功能层，其中所述多功能层包括所述纳米材料复合材料。
条款17.条款16的天线系统，其中：
所述多个频率选择性表面元件适当间隔开以跨越所述频率选择性表面图案耗散电压，所述多个频率选择性表面元件与所述多功能层适当间隔开以从所述频率选择性表面图案至所述多功能层耗散所述电压，和使所述多功能层接地至下面的支撑结构。
条款18.一种制造频率选择性复合结构的方法，所述方法包括：
提供层压板；提供频率选择性表面滤波器，其包括耦连至所述层压板的外部表面并以频率选择性表面图案排布的多个频率选择性表面元件，其中所述频率选择性表面元件中的每一个包括纳米材料复合材料；和将所述频率选择性表面滤波器连接至所述层压板。
条款19.条款18的方法，其中将所述频率选择性表面滤波器连接至所述层压板包括：
将以所述频率选择性表面图案排布的所述多个频率选择性表面元件转移至所述层压板的所述外部表面；和将所述多个频率选择性表面元件结合至所述层压板的所述外部表面。
条款20.条款19的方法，其中将所述多个频率选择性表面元件结合至所述层压板的所述外部表面包括使所述层压板和所述多个频率选择性表面元件共固化。
尽管已经显示和描述了公开的装置、系统和方法的各种实施方式，但是在阅读本说明书后本领域技术人员可以想到修改。本申请包括这些修改并且本申请仅受到权利要求的范围限制。

Claims (11)

1.一种频率选择性表面复合结构100，其包括：
层压板102；
频率选择性表面滤波器104，其包括耦连至所述层压板102的外部表面120并以频率选择性表面图案112排布的多个频率选择性表面元件114；和
多功能层116，其耦连至所述层压板102的所述外部表面120并包围所述频率选择性表面滤波器104，
其中所述频率选择性表面元件114中的每一个和所述多功能层116包括纳米材料复合材料126。
2.根据权利要求1所述的频率选择性表面复合结构100，其中所述纳米材料复合材料126包括：
载体128；和
结合至所述载体128的纳米材料结构130，所述纳米材料结构130包括在所述载体128的表面上沉积的导电性纳米材料132的网络。
3.根据权利要求2所述的频率选择性表面复合结构100，其中所述纳米材料132为碳纳米管136。
4.根据权利要求2所述的频率选择性表面复合结构100，其中所述载体128包括织造或非织造碳纤维材料174之一。
5.根据权利要求2所述的频率选择性表面复合结构100，其中所述载体128进一步包括金属涂层170。
6.根据权利要求2所述的频率选择性表面复合结构100，其中所述载体128进一步包括镍涂层。
7.根据权利要求1所述的频率选择性表面复合结构100，其中所述多个频率选择性表面元件114与所述多功能层116适当间隔开以从所述频率选择性表面图案112至所述多功能层116耗散电压，和其中所述多功能层116是接地的。
8.一种天线系统200，其包括权利要求1所述的频率选择性表面复合结构100。
9.一种用于制造频率选择性复合结构的方法，所述方法包括：
提供层压板102；
提供频率选择性表面滤波器104和多功能层116，所述频率选择性表面滤波器104包括耦连至所述层压板102的外部表面120并以频率选择性表面图案112排布的多个频率选择性表面元件114和所述多功能层116耦连至所述层压板102的所述外部表面120并包围所述频率选择性表面滤波器104，其中所述频率选择性表面元件114中的每一个和所述多功能层116包括纳米材料复合材料126；和
将所述频率选择性表面滤波器104连接至所述层压板102。
10.根据权利要求9所述的方法，其中将所述频率选择性表面滤波器104连接至所述层压板102包括：
将以所述频率选择性表面图案112排布的所述多个频率选择性表面元件114转移至所述层压板102的所述外部表面120；和
将所述多个频率选择性表面元件114结合至所述层压板102的所述外部表面120。
11.根据权利要求10所述的方法，其中将所述多个频率选择性表面元件114结合至所述层压板102的所述外部表面120包括使所述层压板102和所述多个频率选择性表面元件114共固化。
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