[发明专利]纳米颗粒增强聚合物纳米纤维及用于产生它的连续过程

权利要求书

1.一种纳米颗粒增强聚合物纳米纤维，其包括形成为突起的纳米颗粒增强件，其中，所述突起用作所述聚合物纳米纤维和多层纤维增强复合材料的聚合物基质系统之间的锚定部，其中，所述纳米颗粒是所述纳米纤维的表面上的突起，并形成为碳纳米管或碳纳米线，

其中，所述纳米纤维的表面上的所述突起的尺寸为30nm至8μm。

2.根据权利要求1所述的纳米颗粒增强聚合物纳米纤维，所述纳米颗粒增强聚合物纳米纤维为所述纳米纤维的丝的形式。

3.根据前述权利要求中任一项所述的纳米颗粒增强聚合物纳米纤维，所述纳米颗粒增强聚合物纳米纤维具有30～300nm的当前平均直径。

4.根据权利要求1或2所述的纳米颗粒增强聚合物纳米纤维，所述纳米颗粒增强聚合物纳米纤维为具有高完整性且在纳米纤维直径和纳米织物厚度方面具有±1微米的偏差的非织造纳米织物的形式，其中，通过超声波焊接过程，所述纳米颗粒增强聚合物纳米纤维通过连续的焊接线被焊接到一个纤维薄层的一侧或两侧上，所述焊接线在彼此不同的空间内并且具有在1～25mm的范围内的宽度。

5.根据权利要求4所述的纳米颗粒增强聚合物纳米纤维，其包括：

-在所述纳米颗粒增强聚合物纳米纤维和主纤维床的纤维内产生并且独立地表现出高达100MPa的拉伸强度的接合部，和/或，

-在所述纳米颗粒增强聚合物纳米纤维和所述主纤维床的所述纤维内产生并且有效地传递载荷从而有助于复合多层结构的拉伸强度增加40％的接合部，和/或，

-在所述纳米颗粒增强聚合物纳米纤维和所述主纤维床的所述纤维内产生的并且基于尺寸缩放特性纤维、纳米纤维、锚定纳米颗粒逐个薄层地形成重复的分形互连结构或架构的接合部。

6.根据权利要求4所述的纳米颗粒增强聚合物纳米纤维，其中，作为重复的羽毛状分形结构的一部分，所述纳米颗粒能够参与载荷传递。

7.根据权利要求1或2所述的纳米颗粒增强聚合物纳米纤维，所述纳米颗粒增强聚合物纳米纤维被用作热塑性预浸料而无需进一步浸渍。

8.根据权利要求1或2所述的纳米颗粒增强聚合物纳米纤维，所述纳米颗粒增强聚合物纳米纤维通过连续的热解过程而被碳化。

9.根据权利要求1或2所述的纳米颗粒增强聚合物纳米纤维，所述纳米颗粒增强聚合物纳米纤维接合在聚合物纤维床的一个或两个表面上，然后，所述纳米颗粒增强聚合物纳米纤维通过连续的热解过程而被碳化为一个夹层。

10.一种用于产生根据前述权利要求中任一项所述的纳米颗粒增强聚合物纳米纤维的连续过程，所述连续过程包括通过卷对卷工艺将所述纳米颗粒增强聚合物纳米纤维焊接到主纤维床的上表面和/或下表面上。

11.根据权利要求10所述的连续过程，其包括在所述纳米颗粒增强聚合物纳米纤维与主纤维床之间、在单向薄层平面内的不同方向上进行焊接，其中，通过超声波焊接过程，所述纳米颗粒增强聚合物纳米纤维在与碳织物生产线的生产速度相适应的速度下通过连续的焊接线被焊接到一个纤维薄层的一侧或两侧上，所述焊接线在彼此不同的空间内并且具有在1～25mm的范围内的宽度。

12.一种在根据权利要求4至6中任一项所述的纳米颗粒增强聚合物纳米纤维与主纤维床之间、在从薄层到薄层以不同方向进行连续焊接的过程，这在每个中间层区域内产生各向异性特征，其中，能够将所述纳米颗粒增强聚合物纳米纤维缝合在所述主纤维床内，从而消除其他种类的缝缀和纬线，其中，所述纳米颗粒增强聚合物纳米纤维通过形成与所述主纤维床的焊接点的连续焊接过程而被焊接，所述焊接点产生了能够有效地通过所述纳米颗粒增强聚合物纳米纤维传递载荷的另一种形式的分形结构。