專利名稱：帶有纖維排列的復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文公開的主題涉及一種復(fù)合材料。更特別地，本文公開的主題涉及在復(fù)合材料 中的纖維的排列。
背景技術(shù)：
復(fù)合材料通常被描述為由帶有不同特性的兩種或更多的構(gòu)成材料制成的工程材 料。例如，復(fù)合材料可包括基體材料，該基體材料支承并環(huán)繞加強(qiáng)材料。在基體材料內(nèi)的加 強(qiáng)材料的排列可影響總的材料質(zhì)量，例如強(qiáng)度。不幸的是，加強(qiáng)材料的排列常為非均勻的， 導(dǎo)致了降低的材料質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
在下文概述了在范圍上與最初要求權(quán)利的發(fā)明相稱的特定實(shí)施例。這些實(shí)施例并 非意在限制該要求權(quán)利的發(fā)明的范圍，而是這些實(shí)施例僅意在提供本發(fā)明的可能形式的簡 要概述。實(shí)際上，該發(fā)明可包括多種形式，其可為類似于或不同于下文闡述的實(shí)施例。在第一實(shí)施例中，復(fù)合材料包括基體材料和布置在基體材料中的多根纖維。多根 纖維以均勻的間隔在基體材料內(nèi)磁性地排列。在第二實(shí)施例中，復(fù)合材料包括基體材料和布置在基體材料中的多個(gè)加強(qiáng)元件。 多個(gè)加強(qiáng)元件的各加強(qiáng)元件包括布置在芯周圍的磁性涂層。在第三實(shí)施例中，系統(tǒng)包括由復(fù)合材料制成的裝置，其中復(fù)合材料包括基體材料 和布置在基體材料中的多個(gè)加強(qiáng)元件。多個(gè)加強(qiáng)元件的各加強(qiáng)元件包括布置在芯周圍的磁 性涂層。該磁性涂層包括布置在粘合劑材料中的多個(gè)磁性顆粒。


本發(fā)明的這些和其它特征、方面以及優(yōu)點(diǎn)在參考所附的圖來閱讀下文的詳細(xì)描述 之后將變?yōu)楦玫乩斫?，貫穿所附的圖類似的符號(hào)代表類似的部件，其中圖1是渦輪機(jī)系統(tǒng)的方框圖，該渦輪機(jī)系統(tǒng)具有多種部件，這些部件由根據(jù)本技 術(shù)的一個(gè)實(shí)施例的獨(dú)特地自排列的復(fù)合材料制成；圖2是如在圖1中所示的渦輪機(jī)的部分橫截面?zhèn)纫晥D，該渦輪機(jī)具有多種部件，這 些由根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例的獨(dú)特地自排列的復(fù)合材料制成；圖3是流程圖，其圖解了在根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例的獨(dú)特地自排列的復(fù)合材料 的基體材料中的加強(qiáng)纖維的磁性排列；圖4是取自圖3的線4-4內(nèi)的自排列的復(fù)合材料的一個(gè)實(shí)施例的示意圖，圖解了 帶有產(chǎn)生自排列磁力的磁體的加強(qiáng)纖維；圖5是取自圖3的線4-4內(nèi)的自排列的復(fù)合材料的一個(gè)實(shí)施例的示意圖，圖解了 帶有被涂層環(huán)繞的磁芯的加強(qiáng)纖維；圖6是取自圖3的線4-4內(nèi)的自排列的復(fù)合材料一個(gè)實(shí)施例的示意圖，圖解了帶有被磁性涂層環(huán)繞的芯的加強(qiáng)纖維；以及[ool4] 圖7是取自圖3的線4—4內(nèi)的自排列的復(fù)合材料一個(gè)實(shí)施例的示意圖，圖解了帶有被磁性涂層和外部涂層環(huán)繞的芯的加強(qiáng)纖維。[ool5] 部件清單[ool 6] 10 渦輪機(jī)系統(tǒng)[ool 7] 12 渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)[ool8] 14負(fù)荷[ool9] 16空氣進(jìn)口
18壓縮機(jī)
20燃料噴嘴
22燃燒器
24渦輪
26排氣裝置
28空氣
30壓縮空氣
32燃料
34箭頭
36軸
40轉(zhuǎn)子
42定子
44渦輪機(jī)級(jí)
46渦輪機(jī)葉片
48葉輪
50定子葉片
52殼
54外部殼
56內(nèi)部襯里
58掛鉤
60護(hù)罩段
62和64鉤
66和68互補(bǔ)的鉤
70間隙
160方法
162未排列的復(fù)合材料
164隨機(jī)地間隔的加強(qiáng)纖維
1 66基體材料
168寬間隔
170窄間隔[ooso] (方框172) 復(fù)合材料的磁性地排列的纖維
180自排列的復(fù)合材料
182均勻地間隔的纖維
184基體材料
186均勻的間隔
188磁體
190自排列磁力
192外部
200磁芯
202涂層
204厚度
206直徑
210-I-H 心
212磁性涂料
214厚度
216直徑
220-I-H 心
222磁性涂層
224外部涂層
226厚度
228直徑
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的一個(gè)或更多的特定實(shí)施例將在下文描述。為了提供這些實(shí)施例的簡明描 述，在本說明書中可能不描述實(shí)際實(shí)施方式的全部特征。應(yīng)意識(shí)到的是，如同在任何工程或 設(shè)計(jì)項(xiàng)目中一樣，在任何此類實(shí)際實(shí)施方式的開發(fā)中必須做出很多實(shí)施方式特定的決定來 達(dá)到開發(fā)者的特定目標(biāo)，例如遵從系統(tǒng)相關(guān)和商業(yè)相關(guān)的約束，其可從一個(gè)實(shí)施方式到另 一個(gè)實(shí)施方式而改變。此外，應(yīng)意識(shí)到的是此類開發(fā)的努力可為復(fù)雜且耗時(shí)的，然而對(duì)受益 于此公開那些本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，仍然將是設(shè)計(jì)、建造和制造的常規(guī)任務(wù)。當(dāng)介紹本發(fā)明的不同的實(shí)施例的要件時(shí)，詞語“一”、“一個(gè)”、“該”、和“所述”意在 意味著存在一個(gè)或更多的要件。用語“包括”、“包含”和“具有”意在為包括性的，并且意味 著可存在不同于列出的要件的另外的要件。在特定實(shí)施例中，如在下文中詳細(xì)論述的，獨(dú)特地自排列的復(fù)合材料包括基體材 料，該基體材料支承并環(huán)繞加強(qiáng)材料(例如，多個(gè)分布的元件)，其中加強(qiáng)材料在基體材料 內(nèi)磁性地排列。該加強(qiáng)材料可包括顆粒、纖維或任何其它合適的加強(qiáng)元件。磁力可被內(nèi)部 地或外部地應(yīng)用來以期望的排列(例如，均勻的間隔)在基體材料內(nèi)排列加強(qiáng)材料。例如， 在特定實(shí)施例中，加強(qiáng)材料可包括磁性材料來限定磁場，以使得加強(qiáng)材料能夠在基體材料 中自排列。該磁性材料可多達(dá)加強(qiáng)材料的百分之100。然而，加強(qiáng)材料的實(shí)施例可包括少于 大約百分之5、10、15、20、25、30、40或50的磁性材料。加強(qiáng)材料的一個(gè)實(shí)施例包括被一個(gè) 或更多的涂層環(huán)繞的磁芯。強(qiáng)化材料的另一實(shí)施例包括被包括磁性涂層的一個(gè)或更多的涂層環(huán)繞的芯。如所意識(shí)到的，由此磁性材料產(chǎn)生的磁場使加強(qiáng)材料能夠在基體材料內(nèi)自排 列形成均勻的間隔，由此顯著地改善了總的材料質(zhì)量，例如強(qiáng)度。圖1是渦輪機(jī)系統(tǒng)10的一個(gè)實(shí)施例的方框圖，其可包括由如下文描述的獨(dú)特地自 排列的復(fù)合材料建造的多種部件。在該圖解的實(shí)施例中，渦輪機(jī)系統(tǒng)10包括聯(lián)接至負(fù)荷 14(例如發(fā)電機(jī))的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)12。在一個(gè)實(shí)施例中，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)12可為由南卡羅萊納州 格林維爾的通用電氣公司制造的7FA燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)12包括空氣進(jìn)口 16、 壓縮機(jī)18、一個(gè)或多個(gè)燃料噴嘴20、燃燒器22、渦輪24和排氣裝置26。如所意識(shí)到的，壓 縮機(jī)18可包括任何數(shù)目的級(jí)(例如1至20個(gè)級(jí))的在護(hù)罩中可旋轉(zhuǎn)的壓縮機(jī)葉片。同樣 地，渦輪24可包括任何數(shù)目的級(jí)(例如1至20個(gè)級(jí))的在護(hù)罩中可旋轉(zhuǎn)的渦輪葉片。燃 燒器22也可包括單獨(dú)的燃燒器或多個(gè)燃燒器(例如，2個(gè)至10個(gè))。在運(yùn)行中，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)12通過空氣進(jìn)口 16和壓縮機(jī)18發(fā)送空氣28，這產(chǎn)生用于 燃燒和冷卻流的壓縮空氣30。在該圖解的實(shí)施例中，燃料噴嘴20接收壓縮空氣30和燃料 32的至少一部分，其然后如由箭頭34所示被弓I導(dǎo)進(jìn)入燃燒器22的燃燒區(qū)。壓縮空氣30的 一部分也可出于冷卻目的沿著燃燒器22和/或渦輪24流動(dòng)。在燃燒器22的內(nèi)部，空氣30 和燃料32混合并燃燒來產(chǎn)生熱的燃燒產(chǎn)物，其然后流入并通過渦輪24和排氣裝置26。這 些燃燒氣體驅(qū)動(dòng)渦輪葉片在渦輪24內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，由此驅(qū)動(dòng)軸36來使壓縮機(jī)18和負(fù)荷14旋轉(zhuǎn)。圖2是圖1的渦輪24的一個(gè)實(shí)施例的部分橫截面視圖。在該圖解的實(shí)施例中，渦 輪24包括被定子42圓周地環(huán)繞的轉(zhuǎn)子40，其中渦輪24包括多個(gè)軸向地隔開的渦輪級(jí)44。 在各級(jí)44中，轉(zhuǎn)子40包括以圓周的排列安裝在葉輪48周圍的多個(gè)渦輪葉片46，并且定子 42包括以類似的圓周排列安裝在殼52周圍的多個(gè)定子導(dǎo)葉50。該圖解的殼52包括外部 殼54和內(nèi)部襯里56，其中外部殼54具有支承護(hù)罩段60的多個(gè)吊鉤58。特別地，各吊鉤58 包括一對(duì)鉤62和64，其與相應(yīng)護(hù)罩段60的互補(bǔ)的鉤66和68配合。這些護(hù)罩段60通常與 各級(jí)44中的渦輪葉片46對(duì)齊，并且限定間隙70。在運(yùn)行中，熱的燃燒氣體流經(jīng)各級(jí)44，由 此驅(qū)動(dòng)在各自的護(hù)罩段60內(nèi)的渦輪葉片46的旋轉(zhuǎn)。在特定實(shí)施例中，渦輪24的多種部件 (例如，葉片46、定子葉片50或護(hù)罩段60)可用如下文描述的獨(dú)特地自排列的復(fù)合材料來 建造，該復(fù)合材料可包括陶瓷基復(fù)合(CMC)材料。圖3是流程圖，其圖解了根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例的獨(dú)特地自排列的復(fù)合材料的 基體材料的磁性排列的方法160。如所圖解，方法160包括未排列的復(fù)合材料162，該復(fù)合 材料162具有布置在基體材料166中的多個(gè)隨機(jī)地隔開的加強(qiáng)纖維164。如所意識(shí)到的，纖 維164的隨機(jī)間隔降低了復(fù)合材料162的質(zhì)量。例如，纖維164的隨機(jī)間隔導(dǎo)致了帶有過 寬間隔168和過窄間隔170的間隔，由此引起了在復(fù)合材料162的強(qiáng)度上的不均勻性。過 寬間隔168可代表了薄弱區(qū)，其中可發(fā)生失效。過窄間隔170可包括直接彼此鄰接的纖維 164，從而進(jìn)一步使復(fù)合材料162的質(zhì)量降級(jí)。如在圖3的方框172中所圖解，方法160磁性地排列復(fù)合材料的纖維來解決與復(fù) 合材料162的纖維164的隨機(jī)間隔相關(guān)的問題。盡管本論述涉及纖維164，但加強(qiáng)材料的任 何適當(dāng)?shù)男螤罨蛐问骄杀榧盎w材料184而分布。在該圖解的實(shí)施例中，方法160的方 框172產(chǎn)生了自排列的復(fù)合材料180，該復(fù)合材料180具有布置在基體材料184中的均勻地 隔開的纖維182。在特定實(shí)施例中，方法160可通過內(nèi)部或外部的磁場來引起纖維182的磁 性排列。例如，如在下文中詳細(xì)論述的，纖維182的特定實(shí)施例可包括磁性材料，該磁性材料構(gòu)造為使纖維182能夠產(chǎn)生自排列磁力。因此，纖維182被磁性地自排列成在基體材料 184內(nèi)的均勻的間隔186，而不允許過寬間隔168和/或過窄間隔170。纖維182的均勻的 間隔186顯著地改進(jìn)了材料特性中的均勻性，以及因此改進(jìn)了自排列的復(fù)合材料180的強(qiáng)度。圖4是取自圖3的線4-4內(nèi)的自排列的復(fù)合材料180的一個(gè)實(shí)施例的示意圖，圖 解了帶有產(chǎn)生自排列磁力190的磁體188的加強(qiáng)纖維182。在該圖解的實(shí)施例中，各加強(qiáng)纖 維182基本上或完全由磁性材料制成，以形成磁體188。換言之，各磁體188可代表貫穿其 內(nèi)部的磁性的單一材料成分。例如，磁體188可由鐵、鎳、鈷或它們的混合物制成。更具體 地，磁體188可由具有高導(dǎo)磁率和低矯頑性的軟磁性材料制成，例如超透磁合金。超透磁合 金可為鎳、鉬和鐵的合金，例如，在百分比上大約百分之80的鎳，百分之5的鉬，和百分之14 的鐵(Ni8OFE14Mo5)?；w材料184可包括多種無磁性的金屬、陶瓷、塑料、木、混凝土等等。 例如，基體材料184可由硅制成。如所意識(shí)到的，磁體188可具有多種形狀和尺寸。例如，磁體188可為磁性材料的 短纖維。然而，磁體188不局限于纖維的形狀，而是磁體188可包括多種形狀，例如球形、橢 圓形、矩形等等。磁體188的尺寸也可改變。例如，磁體188在厚度上可在大約1納米至1 毫米，或1納米至500納米，或1納米至100納米之間的范圍內(nèi)。如所圖解的，自排列磁力190在各纖維182的磁體188的周圍完全地延伸。在特 定實(shí)施例中，自排列磁力190在各纖維182的外部192周圍是均勻的，同時(shí)從一根纖維182 到另一根也是均勻的。這些自排列磁力190的均勻性使纖維182能夠在基體材料184的內(nèi) 部彼此自排列。換言之，自排列磁力190使纖維182偏移成均勻的間隔186，例如，在制造期 間和/或之后。自排列磁力190可被描述為沒有任何外部的協(xié)助(例如，間隔物)而提供主動(dòng)的 排列和對(duì)不對(duì)準(zhǔn)的抵抗。例如，自排列磁力190可在制造期間主動(dòng)地將纖維182排列成均 勻的間隔186，同時(shí)抵抗或阻滯在制造之后纖維182的不對(duì)準(zhǔn)。自排列磁力190實(shí)質(zhì)上為纖 維182之間相反的磁場。這些相反的磁場使纖維182的位置穩(wěn)定以抵抗纖維移位或纖維接 觸，而不管干擾力如何。如果發(fā)生任何移位，則磁力190自動(dòng)地朝著均勻的間隔186將纖維 182偏移回去。以這種方式，磁力190也可被描述為自修正的。因此，由于纖維182的均勻 的間隔186顯著地增加了強(qiáng)度，自排列磁力190起到提高復(fù)合材料184的質(zhì)量的作用。圖5是取自圖3的線4-4內(nèi)的自排列的復(fù)合材料的一個(gè)實(shí)施例的示意圖，圖解了 帶有被涂層202環(huán)繞的磁芯200的加強(qiáng)纖維182。例如，磁芯200可由鐵、鎳、鈷或它們的混 合物制成。更具體地，磁芯200可由具有高導(dǎo)磁率和低矯頑性的軟磁性材料制成，例如超透 磁合金。超透磁合金可為鎳、鉬和鐵的合金，例如，在百分比上大約百分之80的鎳，百分之 5的鉬，和百分之14的鐵(Ni8tlFE14Mo5)。涂層202可由不同的磁性材料、塑料、陶瓷或任何 其它適當(dāng)?shù)牟牧现瞥?。更具體地，涂層202可為保護(hù)性涂層，例如聚合物涂層、鋅涂層或其 組合。在特定實(shí)施例中，涂層202可具有小于磁芯200的直徑206的大約百分之5、10、15、 20、30、40或50的厚度204。例如，涂層202的厚度204可在磁芯200的直徑206的大約百 分之1至百分之5之間的范圍內(nèi)。涂層202的一個(gè)示范性實(shí)施例可為在厚度204上為大約 1納米至500納米、1納米至300納米或1納米至100納米的納米涂層。自排列的復(fù)合材料180可由多種技術(shù)形成。例如，制備方法可從加強(qiáng)纖維182的
7制備開始，接著是在基體材料184中的纖維182的分布。在特定實(shí)施例中，制備方法可包括 通過沉淀期望的涂層材料(例如，聚合物)到各纖維182的磁芯200上來形成涂層202。例 如，制備方法可包括通過在溶劑中溶解期望的涂層材料來形成涂層溶液。制備方法然后可 繼續(xù)進(jìn)行以將大量的磁芯200與涂層溶液混合。制備方法然后可增加不可溶解的物質(zhì)到溶 液中來引發(fā)在大量的磁芯200上沉淀期望的涂層材料，從而形成纖維182 (例如，已涂層的 磁芯)。制備方法然后可將纖維182與涂層溶液分離，并干燥纖維182。最后，制備方法可 在磁場的影響下在模具中使纖維182與基體材料184結(jié)合。然而，如所意識(shí)到，公開的實(shí)施 例可采用任何適當(dāng)?shù)募夹g(shù)來制備自排列的復(fù)合材料180。再一次地，類似于圖4的實(shí)施例，磁芯200提供完全地包圍相應(yīng)的纖維182的自排 列磁力190。在特定實(shí)施例中，自排列磁力190在各纖維182周圍是均勻的，同時(shí)從一根纖 維182到另一根也是均勻的。這些自排列磁力190的均勻性使纖維182能夠在基體材料 184的內(nèi)部彼此自排列。換言之，自排列磁力190將纖維182偏移成均勻的間隔186，例如 在制造期間和/或之后。圖6是取自圖3的線4-4內(nèi)的自排列的復(fù)合材料180 —個(gè)實(shí)施例的示意圖，圖解了 帶有被磁性涂層202環(huán)繞的芯210的加強(qiáng)纖維182。例如，磁性涂層212可由鐵、鎳、鈷或它 們的混合物制成。更具體地，磁性涂層212可由Fe2O3、氧化鉻、氧化銪、鎳鋅鐵氧體、錳鋅鐵 氧體、釔鐵石榴石或其組合制成。芯210可由不同的磁性材料、塑料、陶瓷或任何其它適當(dāng) 的材料制成。更具體地，芯210可為天然纖維或合成纖維。例如，芯210可包括天然纖維， 例如植物纖維、木纖維、動(dòng)物纖維、礦物纖維、硅纖維或其組合。依據(jù)進(jìn)一步的實(shí)例，芯210 可包括合成纖維，例如纖維素纖維、礦物纖維(例如玻璃纖維、金屬纖維或碳纖維)、聚合物 纖維(例如尼龍、聚酯、聚氯乙烯纖維、聚烯烴纖維、芳綸纖維、聚乙烯纖維、聚氨酯纖維或 彈性體纖維)、硅纖維或其組合。在特定實(shí)施例中，磁性涂層202可具有小于芯210的直徑216的大約百分之5、10、 15或20的厚度214。例如，芯210的一個(gè)示范性實(shí)施例在直徑216上可為大約2毫米至10 毫米、4毫米至8毫米或6毫米。依據(jù)進(jìn)一步的示例，磁性涂層212的厚度214可為芯210 的直徑216的大約百分之1至百分之20、百分之1至百分之10或百分之1至百分之5之間 的范圍內(nèi)。涂層212的一個(gè)示范性實(shí)施例可為在厚度214上大約1納米至500納米、1納米 至300納米或1納米至100納米的納米涂層。自排列的復(fù)合材料180可由多種技術(shù)形成。例如，制備方法可從加強(qiáng)纖維182的 制備開始，其后是纖維182在基體材料184中的分布。在特定實(shí)施例中，制備方法可包括通 過沉淀磁性涂層材料(例如，鐵、鎳或鈷)到各纖維182的芯210之上來形成磁性涂層212。 例如，制備方法可包括通過將粘合劑材料溶入溶劑來形成涂層溶液，并且將磁性粉末和涂 層溶液混合。粘合劑材料可包括有機(jī)聚合物、硅或其任何組合。在特定實(shí)施例中，磁性粉 末可具有大約1納米至500納米、1納米至300納米或1納米至100納米的粉末顆粒厚度。 制備方法然后可繼續(xù)進(jìn)行來將大量的芯200與涂層溶液混合。制備方法然后沉淀磁性涂層 212 (包括磁性粉末)到各磁芯200之上，從而形成纖維182 (例如，已涂層的磁芯)。制備 方法然后可將纖維182與涂層溶液分離，并干燥纖維182。最后，制備方法可在磁場的影響 下在模具內(nèi)將纖維182與基體材料結(jié)合。然而，如所意識(shí)到的，公開的實(shí)施例可采用任何合 適的技術(shù)來制備自排列的復(fù)合材料180。
再一次地，類似于圖4的實(shí)施例，磁性涂層212提供完全地環(huán)繞相應(yīng)的纖維182的 自排列磁力190。在特定實(shí)施例中，自排列磁力190在各纖維182周圍是均勻的，同時(shí)從一 根纖維182到另一根也是均勻的。這些自排列磁力190的均勻性使纖維182能夠在基體材 料184的內(nèi)部彼此自排列。換言之，自排列磁力190將纖維182偏移成均勻的間隔186，例 如在制造期間和/或之后。圖7是取自圖3的線4-4內(nèi)的自排列的復(fù)合材料180的一個(gè)實(shí)施例的示意圖，圖解 了帶有被磁性涂層222和外部涂層224環(huán)繞的芯220的加強(qiáng)纖維182。例如，磁性涂層222 可由鐵、鎳、鈷或它們的混合物制成。更具體地，磁性涂層222可由Fe2O3、氧化鉻、氧化銪、鎳 鋅鐵氧體、錳鋅鐵氧體、釔鐵石榴石或其組合制成。芯220可由不同的磁性材料、塑料、陶瓷 或任何其它適當(dāng)?shù)牟牧现瞥?。更具體地，芯220可為如在上文參考圖6所描述的天然纖維 或合成纖維。外部涂層224可由不同的磁性材料、塑料、陶瓷或任何其它適當(dāng)?shù)牟牧现瞥伞?更具體地，外部涂層224可為保護(hù)性涂層，例如聚合物涂層、鋅涂層、硅涂層或其組合。在特定實(shí)施例中，磁性涂層222可具有小于芯220的直徑228的大約百分之5、10、 15或20的厚度226。例如，磁性涂層222的厚度226可在芯220的直徑228的大約百分之 1至百分之5之間的范圍內(nèi)。涂層222的一個(gè)示范性實(shí)施例可為在厚度226上大約1納米 至500納米、1納米至300納米或1納米至100納米的納米涂層。同樣地，外部涂層224可 具有小于芯220的直徑228的大約百分之5、10、15或20的厚度230。例如，外部涂層224 的厚度230可在芯220的直徑228的大約百分之1至百分之5之間的范圍內(nèi)。外部涂層 224的一個(gè)示范性實(shí)施例可為在厚度230上大約1納米至500納米、1納米至300納米或1 納米至100納米的納米涂層。再一次地，類似于圖4的實(shí)施例，磁性涂層222提供完全地環(huán)繞相應(yīng)的纖維182的 自排列磁力190。在特定實(shí)施例中，自排列磁力190在各纖維182周圍是均勻的，同時(shí)從一 根纖維182到另一根也是均勻的。這些自排列磁力190的均勻性使纖維182能夠在基體材 料184的內(nèi)部彼此自排列。換言之，自排列磁力190將纖維182偏移成均勻的間隔186，例 如在制造期間和/或之后。此書面描述使用示例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，并且也使得任何本領(lǐng)域中的 技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)，以及執(zhí)行任何結(jié)合的方法。本 發(fā)明可授予專利權(quán)的范圍由權(quán)利要求限定，并可包括由那些本領(lǐng)域中的技術(shù)人員想到的其 它示例。如果此類其它示例具有并非不同于權(quán)利要求字面語言的結(jié)構(gòu)性要件，或如果它們 包含與權(quán)利要求的字面語言沒有實(shí)質(zhì)性區(qū)別的等價(jià)結(jié)構(gòu)性要件，則此類其它示例意在屬于 權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
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權(quán)利要求
1.一種復(fù)合材料(180)，包括:基體材料(184)；以及多根纖維(182)，其布置在所述基體材料(184)中，其中，所述多根纖維(182)以大體上 均勻的間隔(186)在所述基體材料(184)內(nèi)磁性地排列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料(180)，其特征在于，所述多根纖維(182)的各纖維 (182)包括布置在芯(210,220)周圍的磁性涂層(212，222)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合材料(180)，其特征在于，所述磁性涂層(212，222)具有 大約1納米至500納米的厚度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合材料(180)，其特征在于，所述磁性涂層(212，222)包括 磁性粉末和粘合劑材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的復(fù)合材料(180)，其特征在于，所述磁性粉末包括大約1納米 至500納米的粉末顆粒厚度。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合材料(180)，其特征在于，各纖維(182)為天然纖維或合 成纖維，且各芯為由鐵、鎳、鈷或其混合物制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合材料(180)，其特征在于，所述多根纖維(182)的各纖維 (182)包括布置在所述磁性涂層(222)周圍的涂層(224)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的復(fù)合材料(180)，其特征在于，所述涂層(224)包括聚合物涂 層、鋅涂層、硅涂層或其組合。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料(180)，其特征在于，所述多根纖維(182)的各纖維 (182)包括布置在磁芯(200)周圍的涂層(202)。
10.一種復(fù)合材料(180)，包括基體材料(184)；以及多個(gè)加強(qiáng)元件(182)，其布置在所述基體材料(184)中，其中，所述多個(gè)加強(qiáng)元件的各 加強(qiáng)元件(182)包括布置在芯(210，220)周圍的磁性涂層(212，222)。
全文摘要
本發(fā)明涉及帶有纖維排列的復(fù)合材料，具體而言，可為一種復(fù)合材料(180)提供獨(dú)特的排列特性。該復(fù)合材料(180)可包括基體材料(184)和布置在該基體材料(184)中的多根纖維(182)，其中多根纖維(182)以均勻的間隔(186)在基體材料(184)內(nèi)磁性地排列。
文檔編號(hào)C04B35/71GK102001861SQ20101028716
公開日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月2日
發(fā)明者H·C·羅伯茨 申請(qǐng)人:通用電氣公司