[发明专利]通过生长加强层制备复合材料的方法及相关设备

说明书

本申请是分案申请，其原申请的国际申请号为PCT/GB2007/050510，国际申请日为2007年8月29日，中国国家申请号为200780032906.X，进入中国国家阶段的进入日为2009年3月5日，发明名称为“通过生长加强层制备复合材料的方法及相关设备”。

技术领域

本发明涉及制造复合材料的方法。

背景技术

在E.T.Thostenson和T-W.Chou的“Aligned Multi-Walled Carbon Nanotube-Reinforced Composites:Processing and Mechanical Characterization,”Journal of Physics D:Applied Physics,35(16)L77-L80(2002)中记载了基于碳纳米管的纳米复合物。根据该文章，对于改善纳米复合物的性质的最重要的挑战之一是在聚合物基质中获得均匀分散的碳纳米管。在该文章中提到的解决方案是微型双螺杆挤出机。

发明内容

本发明的第一方案提供了一种制造复合材料的方法，该方法包括：

生长加强层；

用基质浸渍所述层；和

通过在生长所述加强层的过程中施加电磁场来使所述加强层排列整齐。

通常，所述场以某一角度向加强层施加，所述角度是直角或者锐角。

加强层的生长可以通过在生长该层的过程中形成等离子体来增强。这使得生长能够在较低的温度进行，通常在25℃～500℃的范围内进行。

本发明的另一方案提供了一种制造复合材料的方法，该方法包括：

生长加强层；

用基质浸渍所述层；和

形成催化剂颗粒层以催化所述加强层的生长，所述催化剂颗粒层的催化剂颗粒填充密度在所述层内变化。

本发明的另一方案提供了一种制造复合材料的方法，该方法包括：

生长加强层；

用基质浸渍所述层；和

通过在表面上喷洒液体滴来形成催化剂颗粒层，从而催化所述加强层的生长，所述液体以悬浮液或溶液的形式包含所述催化剂颗粒。

本发明的另一方案提供了一种制造复合材料的方法，该方法包括：

生长加强层，其填充密度在所述层内变化；和

用基质浸渍所述层。

本发明的另一方案提供了一种制造复合材料的方法，该方法包括：

制造两片或多于两片的复合材料片材，各片材均通过生长加强层并用基质浸渍所述层而制得；

将所述片材放置在一起以形成层积结构；和

模制所述层积结构。

本发明的该方案可用于形成以与传统的“预浸料”类似的方式处理的片材（单层或多层），也就是通过将所述片材放置在一起以形成层积结构；并模制所述层积结构从而形成复合元件。

本发明的另一方案提供用于制造复合材料的设备，所述设备包括：

用于生长加强层的系统；

用于对所述层施加电磁场的电极；和

用于将基质材料施用于所述层从而以所述基质材料浸渍各层的浸渍系统。

本发明的另一方案提供制造复合材料的设备，所述设备包括：

用于原位生长加强层的系统；

用于形成催化剂颗粒层以催化所述加强层的生长的机构，其中所述催化剂颗粒层具有的催化剂颗粒的填充密度在该催化剂颗粒层内变化；和

用于将基质材料施用于所述层从而以所述基质材料浸渍各层的浸渍系统。

本发明的另一方案提供制造复合材料的设备，所述设备包括：

用于生长加强层的系统，所述加强层的填充密度在该层内变化；和

用于将基质材料施用于所述层从而以所述基质材料浸渍所述层的浸渍系统。

本发明的另一方案提供制造复合材料的设备，所述设备包括：

用于原位生长加强层的系统；

用于通过从印刷喷孔将液体滴喷洒到表面上以形成催化剂颗粒层从而催化所述加强层的生长的印刷头，所述液体以悬浮液或溶液的形式包含所述催化剂材料；和

用于将基质材料施用于所述层从而以所述基质材料浸渍所述层的浸渍系统。

下列的论述适用于本发明的所有方案。