CN108215399A - 用于复合结构的纤维改性夹层以及制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的名称是用于复合结构的纤维改性夹层以及制造方法。纤维改性夹层包括由连续纤维形成的非织造织物层和附着至非织造织物的不连续纤维，纤维改性夹层被附着至结构丝束的至少一个增强层以形成夹层‑增韧的增强织物，用基体材料注入夹层‑增韧的增强织物的至少一个层并固化以形成复合结构。
Description
技术领域
本公开内容一般地涉及复合材料，并且更具体地涉及用于制造复合材料层压体的增强材料，以及仍更具体地涉及用于制造增加复合结构抗冲击性和导电性的增强材料的纤维改性夹层。
背景技术
由于复合材料高的强度与重量比、耐腐蚀性、和其他有利的性质，其频繁地用于航天与航空、汽车和海上应用。常规复合材料通常包括织造和/或非织造配置的增强纤维层(如，玻璃、碳或聚酰胺纤维)。纤维层可以通过将它们与未固化的基体材料(如，环氧树脂)层压在一起被制造为复合结构。然后可以利用施加热和/或压力将层压体固化以形成最终和硬化的复合部件。
复合结构中的纤维层提供在纤维方向上的相对高的强度。然而，抗冲击性一般由固化的基体材料的性质确定。增强复合结构的抗冲击性的一个方式是向基体材料添加热塑性材料的颗粒。增加复合部件的抗冲击性的另一方式是在纤维层之间提供热塑性夹层。
然而，通过热塑性颗粒或夹层增韧的复合结构在雷击期间可能经受充电，其是边缘辉光的潜在原因。如本文所使用，术语“边缘辉光(edge glow)”具有本领域内技术人员已知的其普通含义并且可以包括由于纤维之间的树脂的破坏或纤维之间的接触可以发生在碳纤维复合材料的边缘的低水平的电或热火花。额外地，由热塑性颗粒或夹层增韧的复合结构在升高的温度下可以具有低于期望的机械性质保持。
因此，本领域技术人员继续在复合结构领域内进行研究和开发尝试。
发明内容
在一个实施方式中，公开的纤维改性夹层包括由连续纤维形成的非织造织物层，和附着至非织造织物的不连续纤维。
在另一实施方式中，公开的夹层-增韧的增强织物包括由结构丝束形成的至少一个增强层，和附着至增强层的至少一个纤维改性夹层，其中纤维改性夹层包括由连续纤维形成的非织造织物层，和附着至非织造织物的不连续纤维。
在另一实施方式中，公开的复合结构包括夹层-增韧的增强织物的至少一个层和注入夹层-增韧的增强织物的基体材料，其中夹层-增韧的增强织物包括以交替配置布置的由结构丝束形成的至少一个增强层和附着至增强层的至少一个纤维改性夹层，并且其中纤维改性夹层包括由连续纤维形成的非织造织物层和附着至非织造织物的不连续纤维。
在另一实施方式中，公开的用于制造纤维改性夹层的方法包括步骤：(1)拉拽由连续纤维形成的非织造织物通过悬浮于分散液体中的不连续纤维的料浆，(2)形成附着至非织造织物的不连续纤维的网络，和(3)形成纤维改性的夹层。
在另一实施方式中，公开的用于制造夹层-增韧的增强织物的方法包括步骤：(1)以交替配置布置由结构丝束形成的至少一个增强层和至少一个纤维改性夹层，其中纤维改性夹层包括由连续纤维形成的非织造织物层，和附着至非织造织物的不连续纤维，和(2)将增强层和非织造织物层附着在一起。
在另一实施方式中，公开的用于制造复合结构的方法包括步骤：(1)将夹层-增韧的增强织物的至少一个层铺叠至塑模上，其中夹层-增韧的增强织物包括以交替配置布置的由结构丝束形成的至少一个增强层和附着至增强层的至少一个纤维改性夹层，并且其中纤维改性夹层包括由连续纤维形成的非织造织物层和附着至非织造织物的不连续纤维，(2)将基体材料注入夹层-增韧的增强织物，(3)固化基体材料，和(4)形成复合结构。
在另一实施方式中，公开的用于通过包括增强材料和基体材料的复合结构消散电磁能的方法，包括步骤：(1)在复合结构的表面赋予电磁能，复合结构包括增强材料和基体材料，(2)沿连续导电路径横向分散电磁能，和(3)将电磁能转移至连接至复合结构的接地平面。
在另一实施方式中，公开的用于通过复合结构消散冲击能的方法包括步骤：(1)在复合结构的表面上赋予冲击能，复合结构包括增强材料和基体材料，(2)沿复合结构使冲击能横向偏转，和(3)抑制通过复合结构厚度的损坏生长。
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是公开的纤维改性夹层的实施方式的剖面示意性部分侧视图；
图2是图1的纤维改性夹层的剖面示意性放大部分侧视图；
图3是用于制造公开的纤维改性夹层的装置的实施方式的示意性说明；
图4是公开的用于制造公开的纤维改性夹层的方法的实施方式的流程图；
图5是使用公开的纤维改性夹层形成的公开的夹层-增韧的增强织物的实施方式的剖面示意性部分侧视图；
图6是使用图5的公开的夹层-增韧的增强织物形成的复合结构的实施方式的示意性透视图；
图7是用于制造图5的公开的夹层-增韧的增强织物的装置的实施方式的示意性说明；
图8是公开的用于制造图5的公开的夹层-增韧的增强织物的方法的实施方式的流程图；
图9是使用公开的纤维改性夹层形成的公开的夹层-增韧的增强织物的另一实施方式的剖面示意性部分侧视图；
图10是使用图9的夹层-增韧的增强织物形成的复合结构的另一实施方式的示意性透视图；
图11是用于制造图9的夹层-增韧的增强织物的装置的实施方式的示意性说明；
图12是公开的用于制造图9的夹层-增韧的增强织物的方法的实施方式的流程图；
图13是使用公开的纤维改性夹层形成的公开的夹层-增韧的增强织物的另一实施方式的剖面示意性部分侧视图；
图14是使用图13的夹层-增韧的增强织物形成的复合结构的另一实施方式的示意性透视图；
图15是用于制造图13的夹层-增韧的增强织物的装置的实施方式的示意性说明；
图16是公开的用于制造图13的夹层-增韧的增强织物的方法的实施方式的流程图；
图17是用于制造预浸渍的夹层-增韧的增强织物的装置的实施方式的示意性说明；
图18是使用图17的预浸渍的夹层-增韧的增强织物形成的复合结构的另一实施方式的示意性透视图；
图19是公开的用于制造使用夹层-增韧的增强织物形成的复合结构的方法的实施方式的流程图；
图20是公开的用于通过使用夹层-增韧的增强织物形成的复合结构消散电磁能的方法的实施方式的流程图；
图21是通过使用夹层-增韧的增强织物形成的复合结构消散电磁能的示意性说明；
图22是公开的用于通过使用夹层-增韧的增强织物形成的复合结构消散冲击能的方法的实施方式的流程图；
图23是通过使用夹层-增韧的增强织物形成的复合结构消散冲击能的示意性说明；
图24是飞行器的示意性说明；和
图25是飞行器生产和使用方法的示意性方框图。
具体实施方式
以下具体实施方式涉及附图，其图解本公开内容所描述的具体实施方式和/或实例。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。相同参考数字可以指不同附图中的相同特征、元件或零件。
在下面提供根据本公开内容的主题的说明性、非详尽性实施方式，其可以但非必须要求保护。
图1是公开的纤维改性夹层100的示例性实施方式的剖面示意性部分侧视图。如本文所使用，术语“夹层”或“层间层”具有本领域技术人员已知的其普通含义并且可以包括材料作为放置在复合材料中其他层之间的层以对固化的复合结构赋予增韧效果的预期用途，诸如在复合材料的结构丝束(如，连续纤丝或纤维)的相邻层之间。
纤维改性夹层100包括非织造织物层102(如，非织造织物202的层)(图3)和连接至非织造织物层102的纤维层104(如，不连续纤维116的层)(图2)。在说明性实施方式中，非织造织物层102包括第一(如，顶)表面106和相对的第二(如，底)表面108。第一纤维层104被连接至非织造织物层102的第一表面106和第二纤维层104被连接至非织造织物层102的第二表面108。
图2是图1的纤维改性夹层100的剖面示意性放大部分侧视图。在示例性实施方式中，非织造织物层102包括连续纤维110的结构112，或由其制成。如本文所使用，术语“纤维”具有本领域技术人员已知的其普通含义并且可以包括一种或多种纤维状材料(如，纤维或纤丝)。如本文所使用，术语“连续纤维”具有本领域技术人员已知的其普通含义并且可以包括细长纤维或纤丝，其适于形成非织造织物层102并基本上延伸跨越相关联的非织造织物层102的整个长度或宽度。结构112可以包括例如通过机械地、热地和/或化学地中的至少一种结合在一起的掺合和缠结的连续纤维110的网(web)结构。
在实例实施方式中，非织造织物层102可以是连续纤维110的纺粘型织物。纺粘型织物由连续纺织和热结合的连续纤维110生产。
在另一实例实施方式中，非织造织物层102可以是连续纤维110的水刺法织物。水刺法织物可以由缠结并由此机械结合的连续或不连续纤维116制备。
在仍另一实例实施方式中，非织造织物层102可以是连续纤维110的网眼织物。作为实例，非织造织物层102的网眼构造在经纱和纬纱方向上可以包含每英寸大约0.5和大约15个纤维。
在示例性实施方式中，非织造织物层102可以实施为并且通常被称为非织造贴面层。在其他实施方式中，非织造织物层102可以实施为非织造垫、非织造片、非织造带或非织造形式的连续纤维110集合的其他类型中的至少一种。
在示例性实施方式中，非织造织物层102的连续纤维110包括热塑性材料(如，热塑性纤维)，或由其制成。非织造织物层102的热塑性材料的熔点通常在用于形成复合材料的基体材料(如，热固性基体材料)的固化温度附近或之上，以确保复合性质——诸如升高温度的压缩强度——不被损害。
额外地，热塑性材料也具有对溶剂如丙酮、水、喷射燃料和制动流体的良好耐性，以确保当暴露至这些溶剂时复合材料不变得易于强度降级。
在其他实例实施方式中，非织造织物层102的连续纤维110可以选自多种其他适合的材料，包括，例如但不限于，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(polyethertherketone)、聚芳基酰胺、聚酮、聚邻苯二甲酰胺、聚苯醚、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酯-聚芳酯(如)、聚芳酰胺(如)、聚苯并唑(如)、黏胶纤维(如)、碳纤维和玻璃纤维。
在仍其他实施方式中，连续纤维110还可以选自任何类型的纤维状材料，其与用于形成复合材料的基体材料相容并且在注入和固化基体材料期间不溶解。换句话说，非织造织物层102的纤维状材料在位于下面的基体材料中很大程度上是不可溶的，除了为了促进纤维改性夹层100和基体材料之间的更好的接触和/或粘合。
在实例实施方式中，非织造织物层102的连续纤维110由两种或更多种材料制成。作为实例，可以通过机械混合不同类型的连续纤维110制备两种或更多种材料，其被用于形成非织造织物层102。
在另一实例实施方式中，两种或更多种材料可以被用于形成双组分纤维、三组分纤维或更多组分纤维，其被用于形成非织造织物层102。换句话说，用于非织造织物层102的每个连续纤维110可以包括多种材料。作为实例，多组分连续纤维110可以通过共挤出两种或更多种纤维材料制成和通过具有多个出口的喷丝头生产。
非织造织物层102的每个连续纤维110可以具有任何大小，例如，根据纤维改性夹层100的特定应用和得到的复合材料。作为实例，编造非织造织物层102的连续纤维110可以具有大约1微米至大约100微米的直径。作为另一实例，编造非织造织物层102的连续纤维110可以具有大约10微米至大约75微米的直径。作为实例，编造非织造织物层102的连续纤维110可以具有大约10微米至大约30微米的直径。作为仍另一实例，编造非织造织物层102的连续纤维110可以具有大约1微米至大约15微米的直径。
用于非织造织物层102的材料还可以具有宽范围的面积密度。面积密度可以根据赋予期望抗冲击性所需的量选择，例如，如通过冲击后压缩(compression-after-impact)测试所验证。作为实例，非织造织物层102可以具有大约1克/平方米(g/m2)和大约50g/m2之间的面积密度。作为另一实例，每个非织造织物层102的面积密度可以在大约2g/m2和大约15g/m2之间。作为另一实例，每个非织造织物层102的面积密度可以在大约5g/m2和大约15g/m2之间。作为仍另一实例，非织造织物层102的面积密度可以在大约3g/m2和大约4g/m2之间。使用纤维改性夹层100制成的任意特定复合构件的最佳面积重量可以按需确定，但是通常在总复合材料重量的大约2％和大约4％之间。
在示例性实施方式中，纤维层104包括不连续纤维116的网络114或由其制成。如本文所使用，术语“不连续纤维”具有本领域技术人员已知的其普通含义，并且可以包括适于形成纤维层104和基本上不延伸跨越非织造织物层102的整个长度或宽度的短的或短切的纤维，或纤丝。网络114可以包括机械结合在一起的掺合和缠结的不连续纤维116的网络。换句话说，不连续纤维116可以与其他不连续纤维116机械地缠绕和联结，形成纤维层104的网络114。
在示例性实施方式中，纤维层104的不连续纤维116包括含碳材料或由其制成。作为实例，纤维层104的不连续纤维116可以选自多种适合的材料，包括，例如但不限于碳纳米管、石墨烯小片、碳晶须、短切碳纤维、磨碎的碳纤维和碳纳米纤维。作为实例，碳纳米管可以是单壁纳米管(SWNT)、双壁纳米管(DWNT)或其他多壁纳米管。也考虑了碳的各种其他同素异形体。
与非织造织物层102的热塑性连续纤维110相比，含碳材料为纤维改性夹层100提供增加的导电性和提高的刚度。因此，纤维层104的刚性的、导电的不连续纤维116的组合可以向非织造织物层102的热塑性连续纤维110赋予导电性，由此允许使用纤维改性夹层100制成的复合结构接地，以及减少或消除复合结构的充电，从而消散电磁效应(EME)和/或避免边缘辉光，例如，在雷击期间。
进一步，纤维层104的不连续纤维116的材料的机械性质可以提高或增强非织造织物层102的机械性质，如刚度，由此补偿使用纤维改性夹层100制成的复合结构在升高温度下的潜在的性质损失(如，提高复合性质保持)。
在仍其他实例实施方式中，纤维层104的不连续纤维116还可以选自与造纸工艺相容的任何类型的纤维状材料。作为实例，纤维层104的不连续纤维116可以包括，例如但不限于，纳米纤维素纤维、聚芳酰胺(如)纤维和金属纤维。
纤维层104的不连续纤维116的每个可以具有任何大小和/或几何结构，例如，根据纤维改性夹层100的特定应用和得到的复合材料。作为实例，编造纤维层104的不连续纤维116可以具有至少大约5微米(μm)的中位数长度。作为另一实例，编造纤维层104的不连续纤维116可以具有至少大约0.05毫米(mm)的中位数长度。作为另一实例，编造纤维层104的不连续纤维116可以具有至少大约0.1mm的中位数长度。作为另一实例，编造纤维层104的不连续纤维116可以具有至少大约0.2mm和至少大约0.5mm之间的中位数长度。作为另一实例，编造纤维层104的不连续纤维116可以具有至少大约0.5mm和至少大约1mm之间的中位数长度。作为仍另一实例，编造纤维层104的不连续纤维116可以具有至少大约1mm和至少大约5mm的中位数长度。作为实例，编造纤维层104的不连续纤维116可以具有大约1纳米(nm)和大约50nm之间的直径。作为另一实例，编造纤维层104的不连续纤维116可以具有大约5nm和大约10nm之间的直径。
如图2中所图解，形成纤维层104的不连续纤维116的网络114建造在或形成在形成非织造织物层102的连续纤维110的结构112的相对表面上并且结合至其(如，机械结合)。作为实例，当形成不连续纤维116的网络114时，不连续纤维116的第一部分可以机械结合至形成非织造织物层102的至少一个表面的连续纤维110中至少一些上(如，与其缠绕和联结)，和不连续纤维116的第二部分可以机械地结合至不连续纤维116的第一部分(如，与其缠绕和联结)。在实例实施方式中，纤维层104包括结合至非织造织物层102的不连续纤维116的无规取向的、均匀分布的网络114。
纤维层104的密度可以取决于各种因素，例如但不限于，非织造织物层102的材料组成，纤维改性夹层100的预期应用，使用纤维改性夹层100制成的复合构件或结构的预期应用等等。在实例实施方式中，纤维层104可以在非织造织物层102的重量的大约0.1％和大约10％之间。在另一实例实施方式中，纤维层104可以在非织造织物层102的重量的大约0.1％和大约5％之间。在仍另一实例实施方式中，纤维层104可以在非织造织物层102的重量的大约0.25％和大约2.5％之间。作为实例，纤维层104的基础重量可以在大约0.1克每平方米(gsm)和大约2gsm之间。可以通过纤维层104的厚度调整基础重量。例如，纤维层104的厚度可以取决于涂覆速度、纤维料浆206的浓度(图3)和/或分散液体208的选择(如，溶剂)(图3)。例如，纤维层104的均匀性可以取决于不连续纤维116的分散质量和附聚大小。作为实例，可以调整纤维层104的厚度在大约0.1μm至大约10μm的范围中。例如，基于纤维层104的厚度，可以调整非织造织物层102(如，非织造织物202)的电阻在大约50Ω/平方和大约3,000Ω/平方之间的范围中。
在实例实施方式中，纤维层104的至少部分不连续纤维116可以至少部分地散置通过非织造织物层102的厚度。换句话说，至少一些不连续纤维116可以与形成非织造织物层102的结构112的至少一些连续纤维110缠绕和联结。
图3是用于制造纤维改性夹层100的装置200和方法的示例性实施方式的示意性说明。图4是公开的用于制造纤维改性夹层100的方法300的示例性实施方式的流程图。在说明性实施方式中，修改的造纸工艺可以被用于制造纤维改性夹层100。即，不连续纤维116被悬浮在分散液体208中。当非织造织物202穿过分散液体时，不连续纤维116形成在非织造织物202上并且与其结合。
如方框302(图4)所示，提供非织造织物202的连续片材，例如在供应辊204上。如本文所使用，术语材料的“连续片材”具有本领域技术人员已知的其普通含义并且可以包括细长片材，其长度比该片材的宽度大数个量级。非织造织物202，诸如为纺粘型、水刺法或网眼织物的形式，可以商业获得自众多来源。
如在方框304(图4)所示，提供不连续纤维116和分散液体208的料浆206，例如，包含在储存或混合箱210中。如本文所使用，术语“料浆”具有本领域技术人员已知的其普通含义并且可以包括不连续纤维116悬浮于分散液体208中的流体混合物或悬浮液。
在实例实施方式中，分散液体208是水。任选地，分散液体208可以还包括一种或多种化合物，用于提高和稳定不连续纤维116在分散液体208中的分散体和悬浮液。
在另一实例实施方式中，分散液体208可以包括其他非溶剂化液体以分散和悬浮不连续纤维116。如本文所使用，术语“非溶剂化”具有本领域技术人员已知的其普通含义并且可以包括基本上不与连续纤维116反应和不连续纤维116在其中基本上不可溶的液体形式的化合物。
在仍另一实例实施方式中，分散液体208可以任选地包括一种或多种表面活性剂(如，分散剂和抗絮凝剂)以保持形成纤维层104的不连续纤维116和湿法成网网络114的分散、形成或脱水。
一般地，不连续纤维116在混合条件下使用本领域所已知的一个或多个搅拌或分散装置被添加至一定量的分散液体208中。料浆206具有当非织造织物202被拉拽通过料浆206时足够高以充分覆盖其表面的不连续纤维116浓度。然而，料浆206也配置为具有当非织造织物202被拉拽通过料浆206时足够低以便不撕裂或以其他形式扭曲或损坏非织造织物202的不连续纤维116稠度或浓度。作为实例，分散液体208中不连续纤维116的浓度可以在大约0.05克每升(g/L)和大约5g/L之间。作为另一实例，不连续纤维116在料浆206中的按重量计百分比可以在大约0.005wt％和大约0.5wt％之间。
如方框306处所示(图4)，非织造织物202被拉拽通过料浆206。作为实例，非织造织物202可以由供应辊204供应并从其展开。在实例实施方式中，多个导辊212或拉出器配置为从供应辊204拉拽非织造织物202并进入料浆206和连续地使非织造织物202通过料浆206。非织造织物202是多孔的。作为实例，连续纤维110的结构112配置为当非织造织物202穿过料浆206时从分散液体208过滤不连续纤维116。在该实例中，非织造织物202可以在相对低的拉力下拉动。施加至非织造织物202的拉力可以基于非织造织物202的重量和/或强度适合地选择，以便当拉拽非织造织物202通过料浆206时不撕裂、扭曲或以其他方式损害非织造织物202。
在另一实例实施方式中，非织造织物202被支撑在连续多孔带(未明确图解)上并运载通过料浆206。在该实例中，运载非织造织物202通过料浆的带可以配置为在接触带的非织造织物202的表面上不阻碍或以其他方式干扰不连续纤维116的结合或纤维层104的形成。作为实例，由于非织造织物202的材料的柔韧和轻质本性，当非织造织物202被拉拽通过料浆206时其可以不与带持续地密切接触，由此允许悬浮于分散液体206中的不连续纤维116通过多孔非织造织物202过滤。作为另一实例，带的孔隙率配置为不从分散液体208过滤不连续纤维116并允许不连续纤维116容易地穿过多孔带，用于接触非织造织物202并与其结合。作为实例，多孔带可以是具有多个开口、网眼或筛网的传送带。
例如，装置200和方法300的加工线速度可以依据制造环境、形成在非织造织物202上的纤维层104的厚度(图3)、料浆206的粘度(图3)、非织造织物202的强度等而改变。加工速度可以配置为例如基于上述因素尽可能地快，以最大化物料通过量。在实例实施方式中，加工速度可以在大约6in/min和大约10ft/min之间。
如方框308处所示(图4)，不连续纤维116的网络114形成在非织造织物202上。作为实例，当非织造织物202穿过料浆206时，悬浮在分散液体208中的不连续纤维116被通过多孔非织造织物202过滤。当由非织造织物202过滤不连续纤维116时，不连续纤维116结合(如，机械结合)至非织造织物202的表面(如，顶表面106和底表面108)(图1)，从而在非织造织物202的连续纤维110的结构112上并且至少部分地通过其建造不连续纤维116的网络114。不连续纤维116的建造的网络114在非织造织物层102(图2)上形成纤维层104。
如方框312处所示(图4)，任选地，热和/或压力中至少一种可以施加至纤维改性夹层100。向纤维改性夹层100施加压力和/或热(如，非织造织物202和不连续纤维116的组合)可以进一步散置不连续纤维116并整合不连续纤维116与非织造织物202，通过移除任意过量的分散液体208干燥纤维改性夹层100和固结纤维改性夹层100，例如，将不连续纤维116与非织造织物202结合在一起。作为实例，在当非织造织物202穿过料浆206时在其上积累不连续纤维116后，纤维改性夹层100可穿过加热器214和/或一对压力辊216中至少一种。
如方框312处所示(图4)，形成纤维改性夹层100。作为实例，如，干燥的纤维改性夹层100的连续片材被卷绕至卷取产品辊218上并储存在其上，例如，直到在制造复合材料中进一步使用。
在另一实例实施方式中，可以在不连续纤维116和分散液体208的料浆206内浸涂非织造织物202。作为实例，当非织造织物202浸入料浆206时，悬浮在分散液体208中的不连续纤维116被过滤通过多孔非织造织物202。当由非织造织物202过滤不连续纤维116时，不连续纤维116结合(如，机械结合)至非织造织物202的表面(如，顶表面106和底表面108)(图1)，以在非织造织物202的连续纤维110的结构上并且至少部分地通过其建造不连续纤维116的网络114。不连续纤维116的建造的网络114形成非织造织物层102(图2)上的纤维层104。在该实施方式中，任选地，在从料浆206取出后，可以施加热和/或压力中至少一种至纤维改性夹层100。
在另一实例实施方式中，例如，非织造织物202可以铺叠在心轴上，并用不连续纤维116喷涂。作为实例，不连续纤维116被直接喷洒在非织造织物202的一个或两个表面上。作为另一实例，不连续纤维116和分散液体208的料浆206可以喷洒在非织造织物202的一个或两个表面上。当不连续纤维116被喷洒在非织造织物202上时，不连续纤维116结合(如，机械结合)至非织造织物202的至少一个表面(如，顶表面106和/或底表面108)(图1)，以在非织造织物202的连续纤维110的结构112上并且至少部分地通过其建造不连续纤维116的网络114。不连续纤维116的建造的网络114形成非织造织物层102(图2)上的纤维层104。在该实施方式中，任选地，在喷洒后，可以施加热和/或压力中至少一种至纤维改性夹层100。
也考虑了施加不连续纤维116和形成纤维层104的其他方法。作为另一实例实施方式，不连续纤维116可以通过静电涂覆方法被施加至非织造织物202的一个或两个表面。作为仍另一实例实施方式，不连续纤维116可以通过电泳沉积方法被施加至非织造织物202的一个或两个表面。
公开的纤维改性夹层100可以被用于形成夹层增韧的-增强织物，其然后可以被用作用于形成具有期望配置的复合构件或结构的预成形件。纤维改性夹层100，例如，热塑性连续纤维110的非织造织物层102，提供复合构件的抗冲击性的增加和提高的断裂韧度。进一步，纤维改性夹层100，例如，刚性的、导电的不连续纤维116的纤维层104，提供复合构件的导电性的增加和提高的刚度，例如，在升高的温度下。
图5是公开的使用纤维改性夹层100形成的夹层-增韧的增强织物400的剖面示意性部分侧视图。在该实施方式中，夹层-增韧的增强织物400是单向织物。夹层-增韧的增强织物400包括增强层402和纤维改性夹层100的交替层。如本文上面所描述，每个纤维改性夹层100包括非织造织物层102和纤维层104(图1)。纤维改性夹层100放置在增强层402之间并结合(如，缝编)至增强层402。
在说明性实施方式中，夹层-增韧的增强织物400包括一个增强层402和两个纤维改性夹层100。增强层402夹在相对的纤维改性夹层100之间。在说明性实施方式中，夹层-增韧的增强织物400的外(如，最外层的)表面由纤维改性夹层100形成。然而，在其他实施方式中，夹层-增韧的增强织物400的一个外表面可以由增强层402形成。
可以制造夹层-增韧的增强织物400以生产具有多种尺寸的预成形件。作为实例，由夹层-增韧的增强织物400生产的预成形件可以具有大约12英寸(in)和300in之间的长度和至少大约50in的宽度。
增强层402包括由增强材料制成的结构丝束404或由其制成。作为实例，增强层402包括彼此大致平行布置的多个单向丝束404。如本文所使用，术语“丝束”具有本领域技术人员已知的其普通含义并且可以包括拆开捆的连续纤丝406。如本文所使用，术语“单向的”具有本领域技术人员已知的其普通含义并且可以包括以单一取向或方向布置的增强丝束(如，连续纤丝或纤维)。丝束404还可以称为复丝束或复丝纱。作为实例，每个丝束404可以由大约1,000和大约100,000个之间的纤丝406组成。作为实例，每个丝束404可以由大约12,000和大约24,000个之间的纤丝406组成。然而，在其他实例中，纤丝404的大小可以按需要改变以适应具体应用。
如本文所使用，术语“纤丝”具有本领域技术人员已知的其普通含义并且可以包括适于增强层402用于增强复合材料的一种或多种纤维状材料。如本文所使用，术语“连续纤丝”具有本领域技术人员已知的其普通含义并且可以包括延伸跨越相关联的增强层402的基本上整个长度或宽度的细长纤丝(如，细长纤维状材料)。
在实例实施方式中，形成增强层402的丝束404以单一取向或方向彼此平行布置。因此，增强层402的取向或方向可以由丝束404的取向或方向限定。作为实例，丝束404相对彼此铺开和定位以形成以单一取向或方向布置的连续纤丝406的片材，以形成增强层402。
丝束404(如，连续纤丝406)由增强材料制成。在示例性实施方式中，增强层402的丝束404包括碳纤维或由其制成。换句话说，增强材料是碳和形成复丝增强丝束404的连续纤丝406是连续的碳纤丝。在其他实例实施方式中，丝束404可以包括，例如但不限于，玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维等。也考虑了用于丝束404的其他增强材料。
在说明性实施方式中，纤维改性夹层100被利用编织线408缝缀(如，缝编或缝合)至增强层402以固定纤维改性夹层100和增强层402在一起。线408以交替方向延伸通过纤维改性夹层100和增强层402以稳定夹层-增韧的增强织物400并在适当位置保持增强层402(如，丝束404)的取向，例如，在铺叠过程期间和/或在注入基体材料期间。作为实例，缝缀(编织线的每个缝线也被共同地指为参考数字408)可以将纤维改性夹层100中一个或多个连接至增强层402。
取决于增强层402、纤维改性夹层100、编织线408等的性质，缝缀408可以为各种图案、密度和/或缝线长度。在实例实施方式中，编织线408可以形成经平组织(tricotstitch)。在其他实例实施方式中，可以使用其他缝线图案，包括，例如但不限于连锁缝线、链式缝线、曲折编织缝线等等。
线408可以选自各种厚度的多种适合的材料，包括，例如但不限于聚酯、聚酯-聚芳酯(如，)、聚芳酰胺(如，)、聚苯并唑(如，)、黏胶纤维(如，)、丙烯酸、聚酰胺、碳、玻璃、玻璃纤维、芳族聚酰胺等等。
图6是使用例如在图5中所图解的夹层-增韧的增强织物400形成的复合结构150的实施方式的示意性透视图。夹层-增韧的增强织物400可以用作预成形件410(如，单向预成形件)。作为实例，预成形件410包括具有增强层402与纤维改性夹层100(分别标识为第一纤维改性夹层100A和第二纤维改性夹层100B)，纤维改性夹层100布置在增强层402的外部并缝合(如，利用编织线408)以将增强层402和纤维改性夹层100附着在一起并形成和稳定夹层-增韧的增强织物400。通常，每个预成形件410具有一个增强层402，然而，预成形件410可以具有多个增强层402。换句话说，夹层-增韧的增强织物400可以堆叠，以致它们形成交替的纤维改性夹层100/增强层402/纤维改性夹层100布置。
在另一实例实施方式中，预成形件410可以包括夹层-增韧的增强织物400的多个层或堆叠。作为实例，通常，每个预成形件410具有四层或更多层的夹层-增韧的增强织物400。换句话说，夹层-增韧的增强织物400的层可以堆叠，以致它们形成交替的纤维改性夹层100/增强层402/纤维改性夹层100/纤维改性夹层100/增强层402/纤维改性夹层100等布置。在该实施方式中，夹层-增韧的增强织物400的每层可以以相同方向取向。任选地，当纤维改性夹层100限定叠层的外表面时，另一增强层(未明确图解)可以被放置在该纤维改性夹层100之上。
图7是用于制造例如具有一个增强层402和两个纤维改性夹层100(图5和6)的夹层-增韧的增强织物400的装置500和方法的示例性实施方式的示意性说明。图8是公开的用于制造夹层-增韧的增强织物400的方法600的示例性实施方式的流程图。
如方框602显示(图8)，提供增强层402。作为实例，单向丝束404可以取自一个或多个粗纱架502，例如，其包含连续纤丝406的多个线轴，并被进料至分纱器504。分纱器504配置为展开丝束404的连续纤丝406的捆，例如，形成展开的丝束506，并形成增强层402。丝束404被展开至期望宽度并以对于增强层402期望的取向放置。
如方框604处所示(图8)，提供多个(如，两个)纤维改性夹层100。作为实例，纤维改性夹层100可以根据本文上面描述和图3和4中图解的方法提供。
如方框606处所示(图8)，增强层402和纤维改性夹层100以交替配置放置或布置。在说明性实施方式中，两个纤维改性夹层100(如，第一纤维改性夹层100A和第二纤维改性夹层100B)被层叠，增强层402夹在第一纤维改性夹层100A和第二纤维改性夹层100B之间。
然而，在其他实施方式中，可以提供更多或更少的增强层402和/或纤维改性夹层100。在一些情况中，额外的纤维改性夹层100和/或额外的增强层402(未明确图解)也可以提供在夹层-增韧的增强织物400的顶部和/或底部。
增强层402和纤维改性夹层100被结合或以其他方式固定在一起。如方框608处(图8)所示，增强层402和纤维改性夹层100被利用编织线408(图5)缝在一起。在图7中图解的实施方式中，增强层402和纤维改性夹层100可以穿过轧辊508之间的轧点。然后，增强层402和纤维改性夹层100可以通过形成夹层-增韧的增强织物400中的缝线408的编织单元510加工。
如在方框610处所示(图8)，形成夹层-增韧的增强织物400。作为实例，夹层-增韧的增强织物400可以在制造复合结构150中被用作预成形件410，如图6中所图解。
参考图6，在实例实施方式中，夹层-增韧的增强织物400可以用作用于形成具有期望配置的复合结构150(如，复合层压体)的预成形件410。
作为实例，预成形件410被放置在塑模414的表面上并注入基体材料416(如，热固性树脂)，例如，在液体模塑过程中，并且然后在塑模414中加热以凝胶化和凝固基体材料416。纤维改性夹层100可以是轻质和多孔的，以由此在增强层402的注入期间最小化增强层402的扭曲和减少基体材料416通过纤维改性夹层100的流动阻力。在该实例实施方式中，预成形件410是单向干燥预成形件，即，在夹层-增韧的增强织物400中不存在基体材料。
作为实例，一旦期望数目的层的夹层-增韧的增强织物400(如，形成预成形件410的期望数目的增强层402和纤维改性夹层100)已经以期望取向组装在塑模414的表面上，复合层压体可以使用本领域已知的多种液体模塑方法形成最终的复合结构150。这类方法包括，例如，真空辅助树脂转移模塑(VARTM)。在VARTM中，将真空袋置于预成形件410上，并使用真空产生的压差将基体材料416(如，树脂)注入预成形件410。然后可以将复合层压体置于高压釜、烘箱等中并加热以固化树脂。
在另一实例中，将真空袋置于预成形件410上，并在真空袋下将基体材料416(如，树脂)注入预成形件410，同时置于高压釜中，高压釜的压力足够降低以利于围绕真空袋的真空室和围绕预成形件410的真空袋的双真空室。
其他液体-模塑方法包括树脂转移模塑(RTM)和树脂膜熔渗(resin filminfusion)(RFI)。在RTM中，在压力下将树脂注入闭合塑模中的预成形件410中。在RFI中，将半固体树脂置于预成形件410下面或其顶部，并在复合层压体的顶部上放置工具。然后将复合层压体真空装袋并置于高压釜中以使半固体树脂熔化，使得其渗入预成形件410。
图9是公开的使用纤维改性夹层100形成的夹层-增韧的增强织物450的另一实施方式的剖面示意性部分侧视图。在该实施方式中，夹层-增韧的增强织物450可以是多轴织物。夹层-增韧的增强织物450包括增强层402和纤维改性夹层100的交替层。如本文上面所描述，每个纤维改性夹层100包括非织造织物层102和纤维层104(图1)。纤维改性夹层100被放置在增强层402之间并结合(如，缝编)至其。作为实例，夹层-增韧的增强织物450包括叠层配置的夹层-增韧的增强织物400(图5)的多个层。
在说明性实施方式中，夹层-增韧的增强织物450包括四层夹层-增韧的增强织物400(图5)。换句话说，夹层-增韧的增强织物450包括四个增强层402和八个纤维改性夹层100，其中纤维改性夹层100对放置在增强层402的相邻两个之间。然而，夹层-增韧的增强织物450可以包括其他数目和/或配置的增强层402和纤维改性夹层100。通常，夹层-增韧的增强织物450包括四个或更多增强层402，其中两个纤维改性夹层100放置在增强层402的相邻两个之间。然而，在其他实例实施方式中，夹层-增韧的增强织物450可以包括两个和十六个或更多个之间的增强层402，纤维改性夹层100置于增强层的相邻两个之间。作为实例，夹层-增韧的增强织物450可以包括多个增强层402，其中一个纤维改性夹层100放置在增强层402的相邻两个之间。作为另一实例，夹层-增韧的增强织物450可以包括多个增强层402，其中三个纤维改性夹层100放置在增强层402的相邻两个之间。
类似地，在说明性实施方式中，夹层-增韧的增强织物450的至少一个外(如，最外层的)表面由纤维改性夹层100形成。作为实例，各种实施方式可以包括两个或更多个增强层402，其中对应的纤维改性夹层100在每个增强层402之间和/或在堆叠的外侧上。然而，在其他实例实施方式中，夹层-增韧的增强织物450的一个或两个外表面可以由增强层402形成。
另外，各种纤维改性夹层100和增强层402可具有不同的厚度、不同的材料组成等。
在说明性实施方式中，夹层-增韧的增强织物400是多轴非绉纹织物。如本文所使用，术语“非绉纹织物”具有本领域技术人员已知的其普通含义并且可以包括这样的织物——其中增强丝束(如，连续纤丝或纤维)的多个层被层叠(如，堆叠)在彼此上并通过缝缀或任选地通过施加粘合剂转化为织物，使得连续丝束依然是直的并且没有大量的绉纹。
可以制造夹层-增韧的增强织物450以生产具有多种尺寸的预成形件。作为实例，由夹层-增韧的增强织物450生产的预成形件可以长度在大约12英寸(in)和300in之间和宽度为至少大约50in。
在实例实施方式中，形成增强层402中每个的丝束404以单一取向或方向彼此平行布置。因此，每个增强层402(或者形成夹层-增韧的增强织物450的夹层-增韧的增强织物400的每层)的取向或方向可以由丝束404的取向或方向限定。
在说明性实施方式中，夹层-增韧的增强织物400的层利用线452被缝缀(如，经纱-缝缀或缝纫)至彼此以固定夹层-增韧的增强织物400的层。线452以交替方向延伸通过纤维改性夹层100和增强层402以稳定夹层-增韧的增强织物450并保持增强层402的取向在适当位置，例如，在铺叠过程期间和/或在基体材料的注入期间。作为实例，线的每个缝线(也共同由参考数字452提及)可以将纤维改性夹层100中一个或多个连接至增强层402中一个或多个。
缝缀可以是各种图案、密度和/或缝线长度，这取决于增强层402、纤维改性夹层100、线452等等的性质。在实例实施方式中，线452可以形成经平组织。在其他实例实施方式中，可以使用其他缝线图案，包括例如但不限于连锁缝线、链式缝线、曲折编织缝线等等。
线452可以选自各种厚度的多种适合的材料，包括，例如但不限于聚酯、聚酯-聚芳酯(如，)、聚芳酰胺(如，)、聚苯并唑(如，)、黏胶纤维(如，)、丙烯酸、聚酰胺、碳、玻璃、玻璃纤维、芳族聚酰胺等等。
图10是使用夹层-增韧的增强织物450形成的复合结构150的实施方式的示意性透视图。夹层-增韧的增强织物450可以用作预成形件454(如，多轴预成形件)。作为实例，夹层-增韧的增强织物450包括夹层-增韧的增强织物400(图5)的多个层(分别标识为第一夹层-增韧的增强织物400A、第二夹层-增韧的增强织物400B、第三夹层-增韧的增强织物400C和第四夹层-增韧的增强织物400D)。夹层-增韧的增强织物400的层中每个包括增强层402和放置在增强层402的外侧上的纤维改性夹层100(分别标识为第一纤维改性夹层100A和第二纤维改性夹层100B)。夹层-增韧的增强织物400的层被缝缀在一起(如，利用线452)以将夹层-增韧的增强织物400的层(如，增强层402和纤维改性夹层100)附着在一起并形成和稳定夹层-增韧的增强织物450。
通常，每个预成形件454具有四个或更多层的夹层-增韧的增强织物400，然而，预成形件454可以具有更少或更多层的夹层-增韧的增强织物400(如，在两个和十六或更多层之间的夹层-增韧的增强织物400)。换句话说，夹层-增韧的增强织物450可以层叠以使它们形成交替的纤维改性夹层100/增强层402/纤维改性夹层100/纤维改性夹层100/增强层402/纤维改性夹层100等布置。在该实施方式中，夹层-增韧的增强织物400中一个或多个层可以与夹层-增韧的增强织物400中至少一个其他层不同的方向取向。任选地，当纤维改性夹层100限定叠层的外表面时，另一增强层(未明确图解)可以置于该纤维改性夹层100之上。
在图9和10中图解的实例实施方式中，形成夹层-增韧的增强织物450的夹层-增韧的增强织物400的层可以以准各向同性或正交各向异性图案铺设。换句话说，形成夹层-增韧的增强织物450的至少一个层的夹层-增韧的增强织物400的增强层402的叠层角度可以与形成夹层-增韧的增强织物450的至少一个其他层的夹层-增韧的增强织物400的增强层402的叠层角度不同方向取向。图案可以按实现最终复合结构150的期望厚度的需要重复。重复图案可以是一致的，或可以跨越预成形件454改变。在重复图案跨越预成形件454改变的情况，可以在适当位置机械地保持局部不同厚度，诸如通过将夹层-增韧的增强织物400的层缝在一起。
夹层-增韧的增强织物400的层(如，形成夹层-增韧的增强织物400的增强层402)的数目和叠层角度实际上是无限可调节的。通常，对于多轴复合结构150，设置0°、90°正或负(±)30°、±45°、±60°的角度，并且选择结构，使得产生关于0-度方向的对称结构。
如图9和10所图解，作为实例，夹层-增韧的增强织物400的增强层402(如，形成夹层-增韧的增强织物450的层或层状体)可以以准各向同性图案铺设。准各向同性图案是近似于在丝束404(如，连续纤丝或纤维)的平面中的各向同性材料的图案。这也被称为横向各向同性。作为实例，并且也在图9中呈现，第一夹层-增韧的增强织物400A以0°放置，限定夹层-增韧的增强织物400的横向方向，第二夹层-增韧的增强织物400B以相对横向方向+45°放置，第三夹层-增韧的增强织物400C以相对横向方向-45°放置和第四夹层-增韧的增强织物400D以相对横向方向90°放置。也考虑了其他准各向同性图案，包括，例如但不限于0°/+45°/90°/-45°图案、+45°/0°/-45°/90°图案、-45°/0°/+45°/90°、0°/+60°/-60°图案等。
可选地，夹层-增韧的增强织物400的增强层402(如，形成夹层-增韧的增强织物450的层或层状体)可以以正交各向异性图案铺设。正交各向异性意思是具有丝束404(如，连续纤丝或纤维)使得净结果不是如上面描述的准各向同性图案的平面准各向同性。正交各向异性图案的实例是这样的图案，其中44％的丝束404处于0°、22％的丝束404处于+45°、22％的丝束404处于-45°和12％的丝束404处于90°。
图11是用于制造例如具有多个增强层402和多个纤维改性夹层100(图9和10)的夹层-增韧的增强织物450的装置550和方法的实例实施方式的示意性说明。图12是公开的用于制造夹层-增韧的增强织物450的方法650的实例实施方式的流程图。
如方框652显示(图8)，提供夹层-增韧的增强织物400的多个层。作为实例，夹层-增韧的增强织物400可以采取单向夹层-增韧的增强带456(图11)的形式。例如，装置500(图7)可以是带生产单元和使用装置500制成的夹层-增韧的增强织物400(图5–7)可以是夹层-增韧的增强带456。
装置550(如，织物-生产单元)可以由夹层-增韧的增强带456(分别标识为第一夹层-增韧的增强带456A、第二夹层-增韧的增强带456B、第三夹层-增韧的增强带456C和第四夹层-增韧的增强带456D)生产夹层-增韧的增强织物450。如此，并返回参考图10，第一夹层-增韧的增强带456A形成(或对应)夹层-增韧的增强织物450的夹层-增韧的增强织物的第一层400A，第二夹层-增韧的增强带456B形成(或对应)夹层-增韧的增强织物450的夹层-增韧的增强织物的第二层400B，第三夹层-增韧的增强带456C形成(或对应)夹层-增韧的增强织物450的夹层-增韧的增强织物的第三层400C，第四夹层-增韧的增强带456D形成(或对应)夹层-增韧的增强织物450的夹层-增韧的增强织物的第四层400D等。
作为实例，装置550可以使用任何标准制造生产单元进行实施。非限制实例是针织机。针织机可以修改以使用夹层-增韧的增强带456而不是通常用于制造织物的丝束。
如在方框654处所示(图8)，铺设夹层-增韧的增强带456的层。作为实例，装置550(图11)可以使用夹层-增韧的增强带456的卷以铺设材料，用于制造夹层-增韧的增强织物450。夹层-增韧的增强带456可以关于彼此以不同角度铺设以产生夹层-增韧的增强织物450。作为实例，装置550拉动夹层-增韧的增强带456至表面上并将夹层-增韧的增强带456切割为合适大小，例如，一般地为装置550的移动床的宽度。
夹层-增韧的增强带456的层被结合或以其他方式固定在一起。如在方框656处所示，夹层-增韧的增强带456的层被利用线452缝在一起(图9和10)。作为实例，某长度的夹层-增韧的增强带456被拉动至表面上和置于多个取向上并且编织或缝在一起以形成夹层-增韧的增强织物450。在图11中图解的实施方式中，夹层-增韧的增强带456的布置的层可以穿过轧辊552之间的轧点。然后，夹层-增韧的增强带456的层可以经编织单元554加工，其在夹层-增韧的增强织物450中形成缝线452。
如在方框658处所示(图8)，形成夹层-增韧的增强织物450。作为实例，夹层-增韧的增强织物450可以被用作制造复合结构150中的预成形件454，如图10中所图解。
参考图10，在各种实例实施方式中，夹层-增韧的增强织物450可以被用作预成形件454，其被用于形成具有期望配置的复合结构150(如，复合层压体)。
作为实例，预成形件454被放置在塑模460的表面上并注入有基体材料458(如，热固性树脂)，例如，在液体模塑方法中，然后在塑模460中加热以凝胶化和凝固基体材料458。纤维改性夹层100可以是轻质和多孔的，以由此在增强层402的注入期间最小化增强层402的扭曲和减少基体材料458通过纤维改性夹层100的流动阻力。在该实例实施方式中，预成形件454是多轴干燥预成形件，即，在夹层-增韧的增强织物450中不存在基体材料。
作为实例，一旦期望数目的层的夹层-增韧的增强织物450已经以期望取向组装在塑模460的表面上，复合层压体可以使用本领域已知的多种液体模塑方法形成最终复合结构150。这类方法包括，例如，真空辅助树脂转移模塑(VARTM)。在VARTM中，将真空袋置于预成形件454上，并使用真空产生的压差将基体材料458(如，树脂)注入预成形件454。然后可以将复合层压体置于高压釜、烘箱等中并加热以固化树脂。
在另一实例中，将真空袋置于预成形件454上，并在真空袋下将基体材料458(如，树脂)注入预成形件454，同时置于高压釜中，高压釜的压力足够降低以利于围绕真空袋的真空室和围绕预成形件454的真空袋的双真空室。
其他液体-模塑方法包括树脂转移模塑(RTM)和树脂膜熔渗(RFI)。在RTM中，在压力下将树脂注入闭合塑模中的预成形件454中。在RFI中，将半固体树脂置于预成形件454下面或其顶部，并在复合层压体的顶部上放置工具。然后将复合层压体真空装袋并置于高压釜中以使半固体树脂熔化，使得其渗入预成形件454。
图13是使用纤维改性夹层100形成的公开的夹层-增韧的增强织物700的另一实施方式的剖面示意性部分侧视图。在该实施方式中，夹层-增韧的增强织物700是单向织物。夹层-增韧的增强织物700包括增强层702和纤维改性夹层100的交替层。如本文上面所描述，每个纤维改性夹层100包括非织造织物层102和纤维层104(图1)。增强层402被放置在纤维改性夹层100之间并结合(如，熔融结合)至其。
在说明性实施方式中，夹层-增韧的增强织物700包括两个纤维改性夹层100和放置在纤维改性夹层100中相邻两个之间的增强层702。然而，夹层-增韧的增强织物400可以包括其他数目和/或配置的增强层402和纤维改性夹层100。作为实例，夹层-增韧的增强织物700可以包括一个增强层702，其中一个纤维改性夹层100结合至增强层702的一个或两个表面(如，侧面)，以生产夹层-增韧的增强织物700。
另外，各种纤维改性夹层100和增强层702可以具有不同厚度、不同材料组成等。
在说明性实施方式中，夹层-增韧的增强织物700是单向织物。
增强层702中每个包括由增强材料制成的结构丝束704或由其制成。作为实例，增强层702包括大致彼此平行布置的多个非绉纹、单向丝束704。丝束704包括拆开捆的连续纤丝706。作为实例，丝束704相对彼此铺开并定位以形成以单一取向或方向布置的连续纤丝706的片材以形成增强层702。
丝束704(如，连续纤丝706)由增强材料制成。在示例性实施方式中，增强层702的丝束704包括碳纤维或由其制成。换句话说，增强材料是碳，并且形成复丝增强丝束704的连续纤丝706是连续的碳纤丝。在其他实例实施方式中，丝束704可以包括，例如但不限于，玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维等。也考虑了用于丝束404的其他增强材料。
纤维改性夹层100被熔融结合至增强层702以将纤维改性夹层100和增强层702固定在一起。在说明性实施方式中，两个纤维改性夹层100被熔融结合至增强层702的两个侧面。然而，在另一实施方式中，纤维改性夹层100可以被熔融结合至增强层702的仅一个侧面。
图14是使用夹层-增韧的增强织物700形成的复合结构150的另一实施方式的示意性透视图。夹层-增韧的增强织物700可以被用作预成形件708(如，单向预成形件)。作为实例，预成形件708包括放置在两个纤维改性夹层100(分别标识为第一纤维改性夹层100A和第二纤维改性夹层100B)之间的至少一个增强层702。通常，每个预成形件708具有一个增强层702，然而，预成形件708可以具有更多个增强层702。换句话说，夹层-增韧的增强织物700可以层叠，以致它们形成交替的纤维改性夹层100/增强层702/纤维改性夹层100布置。任选地，另一增强层(未明确图解)可以置于纤维改性夹层100的最外层的一个上，使得夹层-增韧的增强织物700可以层叠以致它们形成交替的纤维改性夹层100/增强层702/纤维改性夹层100/增强层702布置。
在另一实例实施方式中，预成形件708可以包括夹层-增韧的增强织物700的多个层或叠层。作为实例，通常，每个预成形件708具有四个或更多层的夹层-增韧的增强织物700。换句话说，夹层-增韧的增强织物700的层可以层叠，以致它们形成交替的纤维改性夹层100/增强层702/纤维改性夹层100/纤维改性夹层100/增强层702/纤维改性夹层100等布置。在该实施方式的实例中，夹层-增韧的增强织物700中每个层可以以相同方向取向(如，单向预成形件)。在该实施方式的另一实例中，夹层-增韧的增强织物700中一个或多个层可以与夹层-增韧的增强织物700中至少一个其他层不同的方向取向(如，多轴预成形件)。任选地，当纤维改性夹层100限定叠层的外表面时，另一增强层(未明确图解)可以置于该纤维改性夹层100之上。
图15是用于制造例如具有一个增强层402和两个纤维改性夹层100(图13和14)的夹层-增韧的增强织物700的装置800和方法的示例性实施方式的示意性说明。图16是公开的用于制造夹层-增韧的增强织物700的方法900的示例性实施方式的流程图。
如方框902显示(图16)，提供至少一个增强层702。作为实例，单向丝束704可以取自一个或多个粗纱架802，如，包含连续纤丝706的多个线轴，并被进料至分纱器804。分纱器804配置为展开来自丝束704的捆内的连续纤丝706，以形成展开的丝束806，其形成每个增强层702。丝束704被展开至期望宽度并以对于增强层702期望的取向放置。
如方框904处所示(图16)，提供多个纤维改性夹层100。作为实例，纤维改性夹层100可以根据本文上面描述和图3和4中图解的的方法提供。
如方框906处所示(图16)，增强层702和纤维改性夹层100以交替配置放置或布置。在说明性实施方式中，两个纤维改性夹层100(如，第一纤维改性夹层100A和第二纤维改性夹层100B)与(例如其间的)一个增强层702被层叠。
然而，在其他实施方式中，可以提供更多或更少的增强层702和/或纤维改性夹层100。在一些情况中，额外的增强层702(未明确图解)也可以提供在夹层-增韧的增强织物700的顶部和/或底部。在一些情况中，夹层-增韧的增强织物700可以包括在第一纤维改性夹层100A和第二纤维改性夹层100B之间的仅一个增强层702，或结合一个或多个额外的增强层的增强层402A。
增强层702和纤维改性夹层100被结合或以其他方式固定在一起。如方框908处(图16)所示，增强层702和纤维改性夹层100被熔融结合在一起。在说明性实施方式中，增强层702和纤维改性夹层100可以，例如，在加热的辊808之间穿过和/或通过烘箱810以生产固结的夹层-增韧的增强织物700，其具有熔融结合至增强层702的纤维改性夹层100。
如在方框910处所示(图16)，形成夹层-增韧的增强织物700。作为实例，夹层-增韧的增强织物700可以在制造复合结构150中被用作预成形件708，如图14中所图解。
再次参考图14，在该实例实施方式中，夹层-增韧的增强织物700可以用作用于形成具有期望配置的复合结构150(如，复合层压体)的预成形件708。作为实例，预成形件708被放置在塑模712的表面上并注入有基体材料714(如，热固性树脂)，例如，在液体-模塑方法中，然后在塑模712中加热以凝胶化和凝固基体材料714。纤维改性夹层100可以是轻质和多孔的，以由此在增强层702的注入期间最小化增强层702的扭曲和减少基体材料714通过纤维改性夹层100的流动阻力。在该实例实施方式中，预成形件708是干燥预成形件，即，在夹层-增韧的增强织物700中不存在基体材料。
在另一实例实施方式中，在被置于塑模712上之前，夹层-增韧的增强织物700可以利用基体材料(如，环氧树脂)预浸渍并部分固化(即，预浸料)。在该实例实施方式中，预成形件752是湿预成形件，即，在夹层-增韧的增强织物700存在基体材料。
图17是用于制造预浸渍的夹层-增韧的增强织物750的装置850和方法的实例实施方式的示意性说明。在说明性实施方式中，夹层-增韧的增强织物700可以放置在从供应辊854进料的两层树脂膜涂覆的剥离纸852之间。树脂膜涂覆的剥离纸852包括放置在剥离衬垫860上或由其承载的基体材料858(如，基体材料58的膜)，其被用于预浸渍夹层-增韧的增强织物700。夹层-增韧的增强织物700和树脂膜涂覆的剥离纸852的层可以穿过加热辊856之间的轧点以在夹层-增韧的增强织物700内注入(如，预浸渍)基体材料858并固结预浸渍的夹层-增韧的增强织物750。然后，可以部分固化预浸渍的夹层-增韧的增强织物750。
图18是使用预浸渍的夹层-增韧的增强织物750形成的复合结构150的另一实施方式的示意性透视图。预浸渍的夹层-增韧的增强织物750可以被用作预成形件752(如，单向预浸料)。作为实例，预成形件752包括放置在两个纤维改性夹层100(分别标识为第一纤维改性夹层100A和第二纤维改性夹层100B)之间的至少一个增强层702。在该实例实施方式中，预浸渍的夹层-增韧的增强织物750可以被用作用于形成具有期望配置的复合结构150(如，复合层压体)的预成形件752。作为实例，一个或多个预成形件752被以期望配置放置在塑模712的表面上。然后，可以通过将复合层压体置于真空袋下并在升高的温度和/或压力下固化基体材料714而将预成形件752完全固化以形成复合结构150。
在另一实例实施方式中，预成形件752可以包括预浸渍的夹层-增韧的增强织物750的多个层或叠层。作为实例，通常，每个预成形件752具有四个或更多层的预浸渍的夹层-增韧的增强织物750。换句话说，预浸渍的夹层-增韧的增强织物750的层可以层叠，以致它们形成交替的纤维改性夹层100/增强层702/纤维改性夹层100/纤维改性夹层100/增强层702/纤维改性夹层100等布置。在该实施方式的实例中，预浸渍的夹层-增韧的增强织物750中每个层可以以相同方向取向(如，单向预成形件)。在该实施方式的另一实例中，预浸渍的夹层-增韧的增强织物750中一个或多个层可以与预浸渍的夹层-增韧的增强织物750中至少一个其他层不同的方向取向(如，多轴预成形件)。
图19是公开的用于制造复合结构例如图6、10、14和18中图解的复合结构的方法1000的示例性实施方式的流程图。
如在方框1002处所示(图19)，提供至少一个预成形件。在实例实施方式中，预成形件可以是干预成形件，其基本上类似于图6中图解的具有以交替配置布置并缝在一起形成夹层-增韧的增强织物400的增强层402和多个纤维改性夹层100的预成形件410。在另一实例实施方式中，预成形件可以是干预成形件，其基本上类似于图10中图解的具有以交替配置布置并缝在一起形成夹层-增韧的增强织物450的多个增强层402和多个纤维改性夹层100的预成形件454。在另一实例实施方式中，预成形件可以是干预成形件，其基本上类似于图14中图解的具有以交替配置布置并熔融结合一起形成夹层-增韧的增强织物700的至少一个增强层702和一个或多个纤维改性夹层100的预成形件708。在仍另一实例实施方式中，预成形件可以是湿预成形件，其基本上类似于图18中图解的具有以交替配置布置、熔融结合一起形成并利用树脂预浸渍以形成预浸渍的夹层-增韧的增强织物750的至少一个增强层702和一个或多个纤维改性夹层100的预成形件752。
如在方框1004处所示(图19)，一个或多个预成形件被以期望配置铺叠在塑模的表面上。在实例实施方式中，夹层-增韧的增强织物400(如，预成形件410)(图6)的一个或多个层可以被以复合结构150的最终形状(如，三维)铺叠在塑模的表面上。在实例实施方式中，夹层-增韧的增强织物450(如，预成形件454)(图10)的一个或多个层可以被以复合结构150的最终形状(如，三维)铺叠在塑模的表面上。在另一实例实施方式中，夹层-增韧的增强织物700(如，预成形件708)(图14)的一个或多个层可以被以复合结构150的最终形状(如，三维)铺叠在塑模的表面上。在仍另一实例实施方式中，预浸渍的夹层-增韧的增强织物750(如，预成形件752)(图18)的一个或多个层可以被以复合结构150的最终形状(如，三维)铺叠在塑模的表面上。
如在方框1006处所示(图19)，预成形件(如，预成形件410、预成形件454、预成形件708或预成形件752)注入有基体材料。在实例实施方式中，在被层叠在塑模的表面上之后，利用基体材料416注入夹层-增韧的增强织物400(如，预成形件410)的一个或多个层(图6)。在另一实例实施方式中，在被层叠在塑模的表面上之后，利用基体材料458注入夹层-增韧的增强织物450(如，预成形件454)的一个或多个层(图10)。在另一实例实施方式中，在被层叠在塑模的表面上之后，利用基体材料714注入夹层-增韧的增强织物700(如，预成形件708)的一个或多个层(图14)。在另一实例实施方式中，在被层叠在塑模的表面上之后，利用基体材料858注入预浸渍的夹层-增韧的增强织物750(如，预成形件752)的一个或多个层(图18)。
如在方框1008处所示(图19)，固化基体材料和形成复合结构150，如在方框1010处所示。
图20是公开的用于通过复合结构1500消散电磁能1350的方法1300的示例性实施方式的流程图。图21是消散电磁能1350的示意性说明。
如在方框1302处所示(图20)，电磁能1350被赋予在复合结构1500的表面上。作为实例，电磁能1350可以是来自雷击的能量。
在实例实施方式中，复合结构1500是复合结构150(图6、10、14和18)的实例。复合结构1500包括增强材料1502和注入增强材料1502并固化的基体材料1508。作为实例，增强材料1502包括至少一层夹层-增韧的增强织物。增强材料1502是夹层-增韧的增强织物400(图5和6)、夹层-增韧的增强织物450(图9和10)、夹层-增韧的增强织物700(图13和14)或预浸渍的夹层-增韧的增强织物750(图17和18)的实例。增强材料1502包括以交替配置布置的至少一个增强层1504和附着至增强层1504的至少一个纤维改性夹层1506。增强层1504是增强层402(图5、6、9和10)或增强层702(图13、14和18)的实例。纤维改性夹层1506是纤维改性夹层100(图5、6、9、10、13、14和18)的实例。基体材料1508是基体材料416(图6)、基体材料458(图10)、基体材料714(图14)或基体材料858(图18)的实例。
如在方框1304处所示(图20)，电磁能1350(图21)被沿至少一个连续导电路径1352(图21)横向分散。作为实例，连续导电路径由纤维改性夹层1506形成(图21)。作为实例，纤维改性夹层1506可以用于引导电磁能1350(如，高电流/电压)，例如，在复合结构1500的雷击事件中。
如在方框1306处所示(图20)，电磁能1350(图21)被转移至连接至复合结构1500的接地平面1354(图21)。作为实例，复合结构1500的纤维改性夹层1506中一个或多个起到引导或指引电磁能1350朝向接地平面1354并远离敏感区域。
作为实例，和如图21中所图解，当电磁能1350被赋予在复合结构1500的表面上(如，当雷击时)时，电流和/或电压被形成或邻近复合结构1500的表面的纤维改性夹层1506引导并沿一个或多个导电路径1352流动至下面的接地平面1354。作为实例，接地平面1354可以由下面的支撑结构1356(如，飞行器的机身)——复合结构1500(如，复合蒙皮板)被连接至其并接地——形成。在部分电磁能1350流动通过复合结构1500的厚度的情况中，另一个纤维改性夹层1506(例如，其限定内层或形成或邻近复合结构1500的相对表面)引导电流和/或电压至下面的接地平面1354。
图22是公开的用于通过复合结构1500消散冲击能1450的方法1400的示例性实施方式的流程图。图23是消散冲击能1450的示意性说明。
如在方框1402处所示(图22)，冲击能1450被赋予在复合结构1500的表面上。作为实例，冲击能1350可以是源自物体冲击复合结构1500的能量。
在实例实施方式中，复合结构1500是复合结构150(图6、10、14和18)的实例。复合结构1500包括增强材料1502和注入增强材料1502并固化的基体材料1508。作为实例，增强材料1502包括至少一层夹层-增韧的增强织物。增强材料1502是夹层-增韧的增强织物400(图5和6)、夹层-增韧的增强织物450(图9和10)、夹层-增韧的增强织物700(图14和14)或预浸渍的夹层-增韧的增强织物750(图17和18)的实例。增强材料1502包括以交替配置布置的至少一个增强层1504和附着至增强层1504的至少一个纤维改性夹层1506。增强层1504是增强层402(图5、6、9和10)或增强层702(图14、14和18)的实例。纤维改性夹层1506是纤维改性夹层100(图5、6、9、10、13、14和18)的实例。基体材料1508是基体材料416(图6)、基体材料458(图10)、基体材料714(图14)或基体材料858(图18)的实例。
如在方框1404处所示(图22)，冲击能1450(图23)被沿复合结构(图23)横向偏转。作为实例，沿至少一个纤维改性层1506偏转冲击能1450。作为实例，纤维改性夹层1506可以用于增韧复合结构1500并抑制裂纹通过复合结构1500的生长，例如，在对复合结构1500的冲击事件中。
如在方框1406处所示(图22)，抑制源自冲击能1450的通过复合结构1500的厚度的损坏生长(图23)。作为实例，通过复合结构1500的一个或多个纤维改性夹层1506抑制源自冲击能1450的通过复合结构1500的厚度的损坏生长。
作为实例，和如图23中所图解，通过沿纤维改性夹层1506偏转裂纹阻止裂纹传播通过复合结构的厚度，例如从复合层压体的一个层片至下一个，来抑制损坏生长。如此，纤维改性夹层1506起到增强层1504的层片之间的夹层中的局部裂纹偏转器的作用。
可以在如图24中所示的飞行器制造和使用方法以及如图25中所示的飞行器的背景下描述本文公开的公开的纤维改性夹层100，使用该纤维改性夹层100制成的夹层-增韧的增强织物400、700，使用夹层-增韧的增强织物400、700制成的复合结构以及用于制造其的方法的实例。
在生产前期间，示例性方法1100可以包括飞行器1200的规格和设计，如在方框1102处所示，和材料采购，如在方框1104处所示。在生产期间，进行飞行器1200的零件和子组件制造，如在方框1106处所示，和系统集成，如在方框1108处所示。生产纤维改性夹层100和使用纤维改性夹层100制造夹层-增韧的增强织物400、450、700或预浸渍的夹层-增韧的增强织物750以及随后的复合结构150，如本文所描述，可以作为生产、零件和子组件制造步骤(方框1106)的一部分和/或作为系统集成(方框1108)的一部分完成。其后，飞行器1200可以通过验收并交付，如在方框1112处所示，从而被投入使用，如在方框1112处所示。在投入使用的同时，飞行器1200可被安排进行常规维护和保养，如在方框1114处所示。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/或经营者(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次承包商；第三方可以包括而不限于任意数目的出售商、次承包商和供应商；和经营者可以为航空公司、租赁公司、军事实体、服务机构等等。
如图25所示，由说明性方法1100生产的飞行器1200可以包括机身1202、多个高级系统1204和内部1206，例如，机身1202具有由使用纤维改性夹层100制造的夹层-增韧的增强织物400、450、700或预浸渍的夹层-增韧的增强织物750制成的复合板或其他复合结构150。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和环境系统1214中一个或多个。可以包括任意数目的其他系统。虽然显示航空航天的实例，本文公开的原理可以被用于其他工业，诸如汽车工业、海洋工业等等。
可以在制造和使用方法1100的任意一个或多个阶段期间，应用本文中显示或描述的系统、装置和方法。例如，可以与飞行器1200投入使用(方框1112)的同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(方框1108和1110)期间，系统、装置和方法的一个或多个实例或其组合可以被利用。类似地，例如但不限制，在飞行器1200投入使用(方框1112)和在维护和保养阶段(方框1114)的同时，系统、装置和方法的一个或多个实例或其组合可以被利用。
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、零件或特性包括在公开的发明的至少一个实施中。因此，贯穿本公开内容，短语“一个实施方式”、“另一实施方式”、和类似的语言可以但不必须指相同的实施方式。进一步，以任一实施方式为特征的主题可以但不必须包括以任意其他实施方式为特征的主题。
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、零件或特性包括在公开的发明的至少一个实施方式中。因此，贯穿本公开内容，短语“一个实例”、“另一实例”、和类似的语言可以但不必须指相同的实例。进一步，以任一实例为特征的主题可以但不必须包括以任意其他实例为特征的主题。
除非另有指示，术语“第一”、“第二”等在本文仅仅用作标记，并非旨在为这些术语提及的项目强加顺序、位置或等级要求。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)的存在。
如本文所使用，当与项目的列表一起使用时，短语“至少一个”意思是可以使用例举的项目的一个或多个的不同组合并且可以仅需要列表中项目的一个。项目可以是特定物体、事情或分类。换句话说，“至少一个”意思是可以使用来自列表的项目的任何组合或任意数目的项目，但可以不需要列表中所有的项目。例如，“项目A、项目B和项目C中至少一个”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中至少一个”可以意思是，例如但不限于，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；或一些其他适合组合。
如本文所使用，术语“大约”和“约”代表接近叙述量的量，其依然执行期望的功能或实现期望的结果。例如，术语“大约”和“约”可以指在小于叙述量10％内、小于叙述量的5％内、小于叙述量的1％内、小于叙述量的0.1％内和小于叙述量的0.01％内的量。
如本文所使用，术语“基本上”可以包括准确的和类似的，其在某种程度上，它可以被认为是精确的。仅出于说明目的并不作为限制性实例，术语“基本上”可以量化为与准确值或实际值+/-5％的差异。例如，短语“A基本上与B相同”可以包含A精确与B相同的实施方式，或A可以在B值的例如+/-5％的差异内，反之亦然。
如本文所使用，术语“部分地”或“至少部分的”可以表示可以包括整体的完整量。例如，术语“部分”可以指大于0.01％的、大于0.1％的、大于1％的、大于10％的、大于20％的、大于30％的、大于40％的、大于50％的、大于60％的、大于70％的、大于80％的、大于90％的、大于95％的、大于99％的、和100％的整体的量。
在图25中，上面提到，如果有，连接各种元件和/或零件的实线表示机械、电、流体、光学、电磁和其他连接和/或其组合。如本文所使用，“连接的”意思是直接以及间接相关联的。例如，构件A可以与构件B直接相关联，或可以与其间接相关联，如经由另一构件C。应当理解，不是必须表示各种公开的元件中的全部关系。因此，还可以存在除了方框图中描绘的那些之外的连接。如果有，连接指定各种元件和/或零件的方框的虚线表示在功能和目的上类似于由实线表示的那些的连接；然而，由虚线表示的连接是选择性提供或相对于本公开内容的可选实例。同样，如果有，以虚线表示的元件和/或零件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被从特定实例省略，而不背离本公开内容的范围。如果有，环境元件以点划线表示。为了清晰，还可以显示虚拟(虚构的)元件。本领域技术人员将认识到，图25中所图解的一些特征可以各种方式组合，而不需要包括在图25、其他附图和/或所附公开内容中描述的其他特征，即使这样的组合或多个组合在本文中未明确图解。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。
在上面提到的图4、8、12、16、19、20和22中，方框可以表示操作和/或其部分，连接各个方框的线不暗示操作或其部分的特定的顺序或从属关系。如果有，由虚线表示的方框指示可选操作和/或其部分。如果有，连接各个方框的虚线表示操作或其部分的可选从属关系。应当理解，不是必须表示各个公开的操作内的全部从属关系。描述本文中提出的公开的方法的操作的图4、8、12、16、19、20和22以及附随公开内容不被解释为必须确定将执行的操作顺序。而是，虽然指示一种说明性顺序，但应当理解，当适合时，操作的顺序可以修改。因此，可以对图解的操作进行修改、添加和/或省略并且某些操作可以不同的顺序执行或同时执行。额外地，本领域内技术人员将认识到，不需要执行全部操作。
本发明还涉及下面条款，其不与权利要求混淆。
A1.纤维改性夹层100，其包括：
由连续纤维110形成的非织造织物层102；和
附着至所述非织造织物层102的不连续纤维116。
A2.还提供的是，根据段落A1的纤维改性夹层100，其中所述不连续纤维116通过拉拽所述非织造织物层102通过悬浮于分散液体208的所述不连续纤维116的料浆206被附着至所述非织造织物层102。
A3.还提供的是，根据段落A1的纤维改性夹层100，其中所述不连续纤维116被机械结合至形成所述非织造织物层102的至少一个表面106、108的所述连续纤维110。
A4.还提供的是，根据段落A1的纤维改性夹层100，其中所述不连续纤维116被机械结合至形成所述非织造织物层102的相对表面106、108的所述连续纤维110。
A5.还提供的是，根据段落A1的纤维改性夹层100，其中所述连续纤维110由热塑性材料制成，和其中所述不连续纤维116由含碳材料制成。
A6.还提供的是，根据段落A5的纤维改性夹层100，其中所述含碳材料包括碳纳米管、石墨烯小片、碳晶须、短切碳纤维、磨碎的碳纤维和碳纳米纤维中的至少一种。
A7.还提供的是，根据段落A1的纤维改性夹层100，其中不连续纤维116中至少一些散置通过所述非织造织物层102的厚度并与所述连续纤维110的至少一些缠结。
A8.还提供的是，根据段落A1的纤维改性夹层100，其中所述纤维改性夹层100被放置在由结构丝束404、704形成的增强层402、702之间，以形成夹层-增韧的增强织物400、450、700、750，其中所述夹层-增韧的增强织物400、450、700、750配置为注入有基体材料416、458、714、858以形成复合结构150，和其中所述纤维改性夹层100配置为增加所述复合结构150的抗冲击性和导电性。
根据本发明的进一步方面，提供了：
B1.夹层-增韧的增强织物400、450、700、750，其包括：
由结构丝束404、704形成的至少一个增强层402、702；和
附着至所述增强层402、702的至少一个纤维改性夹层100，其中所述纤维改性夹层100包括：
由连续纤维110形成的非织造织物层102；和
附着至所述非织造织物层102的不连续纤维116。
B2.还提供的是，根据段落B1的夹层-增韧的增强织物400、450、700，其中所述夹层-增韧的增强织物400、450、700的至少一层的叠层配置为注入有基体材料416、458、714并被固化以形成复合结构150，和其中所述纤维改性夹层416、458、714、858配置为增加所述复合结构150的抗冲击性和导电性。
B3.还提供的是，根据段落B1的夹层-增韧的增强织物700、750，其中所述纤维改性夹层100被熔融结合至所述增强层702。
B4.还提供的是，根据段落B3的夹层-增韧的增强织物700，进一步包括注入所述夹层-增韧的增强织物700并部分固化以形成预浸渍的夹层-增韧的增强织物750的基体材料858，其中所述预浸渍的夹层-增韧的增强织物750的至少一层的叠层配置为完全固化以形成复合结构150，和其中所述纤维改性夹层100配置为增加所述复合结构150的抗冲击性和导电性。
B5.还提供的是，根据段落B1的夹层-增韧的增强织物400、450、700、750，进一步包括：
由所述结构丝束404、704形成的多个增强层402、702；和
交替放置在所述增强层402、702之间的多个纤维改性夹层100，其中所述纤维改性夹层100的每个包括：
由所述连续纤维110形成的所述非织造织物层102；和
附着至所述非织造织物层102的所述不连续纤维116。
B6.还提供的是，根据段落B5的夹层-增韧的增强织物400、450，进一步包括延伸通过所述增强层402和所述纤维改性夹层100以将所述增强层402和所述纤维改性夹层100结合在一起的缝线408、452。
B7.还提供的是，根据段落B5的夹层-增韧的增强织物400、450、700，其中所述夹层-增韧的增强织物400、450、700的至少一层的叠层配置为注入有基体材料416、458、714并固化以形成复合结构150，和其中所述纤维改性夹层100配置为增加所述复合结构150的抗冲击性和导电性。
根据本发明的进一步方面，提供了：
C1.复合结构150，其包括：
夹层-增韧的增强织物400、450、700、750的至少一层，其中所述夹层-增韧的增强织物400、450、700、750包括由结构丝束404、704形成的至少一个增强层402、702和以交替配置布置的附着至所述增强层402、702的至少一个纤维改性夹层100，并且其中所述纤维改性夹层100包括由连续纤维110形成的非织造织物层102和附着至所述非织造织物层102的不连续纤维116；和
注入所述夹层-增韧的增强织物400、450、700、750的基体材料416、458、714、858。
根据本发明的进一步方面，提供了：
D1.用于制造纤维改性夹层100的方法300，其包括：
拉拽306由连续纤维110形成的非织造织物202通过悬浮在分散液体208中的不连续纤维116的料浆206；
形成308附着至所述非织造织物202的所述不连续纤维116的网络114；和
形成所述纤维改性夹层100。
D2.还提供的是，根据段落D1的方法300，其中形成附着至所述非织造织物202的所述不连续纤维116的所述网络114包括：
机械结合所述不连续纤维116的第一部分至形成所述非织造织物202的至少一个表面106、108的所述连续纤维110的至少一些；和
机械结合所述不连续纤维116的第二部分至所述不连续纤维116的所述第一部分。
D3.还提供的是，根据段落D2的方法300，其中形成附着至所述非织造织物202的所述不连续纤维116的所述网络114进一步包括散置所述不连续纤维116的第一部分的至少一些通过所述非织造织物202的厚度。
根据本发明的进一步方面，提供了：
E1.用于制造夹层-增韧的增强织物400、450、700、750的方法600、650、900，其包括：
以交替配置布置606、654、906由结构丝束404、704形成的至少一个增强层402、702和至少一个纤维改性夹层100，其中所述纤维改性夹层100包括由连续纤维110形成的非织造织物层102和附着至所述非织造织物层102的不连续纤维116；和
将所述增强层402、702和所述纤维改性夹层100附着608、656、908在一起。
E2.还提供的是，根据段落E1的方法900，其中将所述增强层702和所述纤维改性夹层100附着在一起包括熔融结合908所述纤维改性夹层100至所述增强层702。
E3.还提供的是，根据段落E2的方法900，进一步包括利用基体材料858预浸渍所述增强层702和所述纤维改性夹层100。
E4.还提供的是，根据段落E1的方法600、650、900，其进一步包括：
以交替配置布置606、654、906由所述结构丝束404、704形成的多个增强层402、702和多个纤维改性夹层100，其中所述纤维改性夹层100的每个包括：
由所述连续纤维110形成的所述非织造织物层102；和
附着至所述非织造织物层102的所述不连续纤维116；和
将所述增强层402、702和所述纤维改性夹层100附着608、656、908在一起。
E5.还提供的是，根据段落E4的方法600、650，其中将所述增强层402和所述纤维改性夹层100附着608、656在一起包括利用线将所述增强层和所述纤维改性夹层缝608、652在一起。
根据本发明的进一步方面，提供了：
F1.用于制造复合结构150的方法1000，其包括：
层叠1004夹层-增韧的增强织物400、450、700、750的至少一层至塑模414、460、712上，其中所述夹层-增韧的增强织物400、450、700、750包括以交替配置布置的由结构丝束404、704形成的至少一个增强层402、702和附着至所述增强层402、702的至少一个纤维改性夹层100，并且其中所述纤维改性夹层100包括由连续纤维110形成的非织造织物层102和附着至所述非织造织物层102的不连续纤维116；
用基体材料416、458、714、858注入1106所述夹层-增韧的增强织物400、450、700、750；和
固化所述基体材料416、458、714、858。
根据本发明的进一步方面，提供了：
G1.用于消散通过复合结构1500的电磁能1350的方法1300，所述方法包括：
在所述复合结构1500的表面上赋予1302所述电磁能1350，所述复合结构1500包括增强材料1502和基体材料1508；
沿连续导电路径1352横向分散1304所述电磁能1350；和
转移1306所述电磁能1350至连接至所述复合结构1500的接地平面1354。
G2.还提供的是，根据段落G1的方法1300，其中：
所述增强材料1502包括以交替配置布置的至少一个增强层1504和附着至所述增强层1504的至少一个纤维改性夹层1504，和
所述连续导电路径1352由所述纤维改性夹层1506形成。
根据本发明的进一步方面，提供了：
H1.用于消散通过复合结构1500的冲击能1450的方法1400，所述方法包括：
在所述复合结构1500的表面上赋予1402所述冲击能1450，所述复合结构1500包括增强材料1502和基体材料1508；
沿所述复合结构1500横向偏转1404所述冲击能1450；和
抑制1406通过所述复合结构1500的厚度的损坏生长。
H2.还提供的是，根据段落H1的方法1400，其中：
所述增强材料1502包括以交替配置布置的至少一个增强层1504和附着至所述增强层1504的至少一个纤维改性夹层1506，
所述冲击能1450被沿所述纤维改性夹层1506横向偏转，和
通过所述复合结构1500的所述厚度的所述损坏生长受所述纤维改性夹层1506抑制。
虽然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，但是本领域技术人员可在阅读本说明书后可以想到修改。本申请包括这样的修改并且仅受权利要求的范围的限制。
Claims (11)
1.一种纤维改性夹层(100)，其包括：
由连续纤维(110)形成的非织造织物层(102)；和
附着至所述非织造织物层(102)的不连续纤维(116)。
2.权利要求1所述的纤维改性夹层(100)，其中所述不连续纤维(116)通过拉拽所述非织造织物层(102)通过悬浮在分散液体(208)中的所述不连续纤维(116)的料浆(206)被附着至所述非织造织物层(102)。
3.权利要求1所述的纤维改性夹层(100)，其中所述不连续纤维(116)被机械结合至形成所述非织造织物层(102)的至少一个表面(106、108)的所述连续纤维(110)。
4.权利要求1所述的纤维改性夹层(100)，其中所述不连续纤维(116)被机械结合至形成所述非织造织物层(102)的相对表面(106、108)的所述连续纤维(110)。
5.权利要求1所述的纤维改性夹层(100)，其中所述连续纤维(110)由热塑性材料制成，和其中所述不连续纤维(116)由含碳材料制成。
6.权利要求5所述的纤维改性夹层(100)，其中所述含碳材料包括碳纳米管、石墨烯小片、碳晶须、短切碳纤维、磨碎的碳纤维和碳纳米纤维中的至少一种。
7.权利要求1所述的纤维改性夹层(100)，其中所述不连续纤维(116)中至少一些散置通过所述非织造织物层(102)的厚度并与所述连续纤维(110)的至少一些缠结。
8.权利要求1所述的纤维改性夹层(100)，其中所述纤维改性夹层(100)被放置在由结构丝束(404、704)形成的增强层(402、702)之间，以形成夹层-增韧的增强织物(400、450、700、750)，其中所述夹层-增韧的增强织物(400、450、700、750)配置为注入有基体材料(416、458、714、858)以形成复合结构(150)，并且其中所述纤维改性夹层(100)配置为增加所述复合结构(150)的抗冲击性和导电性。
9.用于制造纤维改性夹层(100)的方法(300)，其包括：
拉拽(306)由连续纤维(110)形成的非织造织物(202)通过悬浮在分散液体(208)中的不连续纤维(116)的料浆(206)；
形成(308)附着至所述非织造织物(202)的所述不连续纤维(116)的网络(114)；和
形成所述纤维改性夹层(100)。
10.权利要求9所述的方法(300)，其中形成附着至所述非织造织物(202)的所述不连续纤维(116)的所述网络(114)包括：
机械结合所述不连续纤维(116)的第一部分至形成所述非织造织物(202)的至少一个表面(106、108)的所述连续纤维(110)的至少一些；和
机械结合所述不连续纤维(116)的第二部分至所述不连续纤维(116)的所述第一部分。
11.权利要求10所述的方法(300)，其中形成附着至所述非织造织物(202)的所述不连续纤维(116)的所述网络(114)进一步包括散置所述不连续纤维(116)的所述第一部分的至少一些通过所述非织造织物(202)的厚度。
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