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包含粘弹性夹层的多功能 复合材料

阅读：566发布：2022-04-08

专利汇可以提供包含粘弹性夹层的多功能复合材料专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种复合材料的结构，包括复合材料（1）的连续第一层（10）、粘弹性材料第二层（20）、和连续冲击保护第三层（30）。第一层（10）由基质（11）和纤维（12）形式的结构元件构成。粘弹性材料第二层（20）添加在第一层（10）上且所述第二层（20）可以是连续的或不连续的。如果使用不连续的第二层，则在所述层（20）内设置有细长的、圆形的或方形的腔（25）。任选地，包括碳纳米纤维或纳米管的增强材料（13）提供在所述第一和第二层（10，20）的任何一层中。冲击保护材料第三层（30）以连续的方式添加在第二层（20）之上，所述第三层（30）形成复合材料（1）的最外层。另外，第三层（30）是导电的。复合材料（1）具有噪声衰减、冲击耐受和导电性的特性。，下面是包含粘弹性夹层的多功能复合材料专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种固化或未固化的复合材料(1)结构，包括：
-基质(11)形式的结构部件；
-纤维(12)形式的结构部件；
-粘弹性材料层；
-冲击保护材料层；
其特征在于：
-所述基质(11)和所述纤维(12)构成所述复合材料的连续第一层(10)；
-所述粘弹性材料层以第二层(20)的形式添加到由所述基质(11)和所述纤维(12)构成的所述第一层(10)上；
-所述冲击保护材料层以连续第三层(30)的形式添加到所述粘弹性材料第二层(20)上，所述冲击保护材料第三层(30)形成所述复合材料(1)的最外层，且所述第三层(30)具有导电性；
所述复合材料(1)的所述粘弹性第二层(20)的厚度为0.1至0.2毫米；
所述复合材料(1)的所述第三层(30)的最大厚度等于复合材料(1)总厚度的三分之一(33.33％)；
所述复合材料(1)的所述第三层(30)有以下最小厚度：
a)大于所述复合材料(1)的总厚度的22％，或
b)大于0.8毫米，
应用这两个最小值要求中首先满足的那个。
2.根据权利要求1所述的复合材料(1)结构，其特征在于：所述粘弹性材料层以连续第二层(20)的形式添加在所述第一层(10)上。
3.根据权利要求1所述的复合材料(1)结构，其特征在于，所述粘弹性材料层以非连续第二层(20)的形式添加在所述第一层(10)上，有细长的、圆形的或方形的腔(25)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的复合材料(1)结构，其特征在于：所述第一层(10)和第二层(20)中的至少之一具有含碳纳米管的增强材料(13)。
5.根据权利要求1至3中一项所述的复合材料(1)结构，其特征在于：所述第一层(10)和第二层(20)中的至少之一具有含碳纳米纤维的增强材料(13)。
6.根据权利要求3所述的复合材料(1)结构，其特征在于：所述复合材料(1)的所述连续第一层(10)的所述基质(11)是一种热稳定性化合物。
7.根据权利要求3所述的复合材料(1)结构，其特征在于：所述复合材料(1)的所述连续第一层(10)的所述基质(11)是一种热塑性化合物。
8.根据权利要求3所述的复合材料(1)结构，其特征在于：所述复合材料(1)的所述连续第一层(10)中使用的所述纤维(12)是碳纤维增强聚合物CFRP或玻璃纤维增强聚合物GFRP。
9.根据权利要求3所述的复合材料(1)结构，其特征在于，所述冲击保护材料第三层(30)是以下任意一种：纯金属、金属合金、金属氧化物或金属陶瓷材料。
10.一种制造复合材料(1)结构的方法，所述复合材料(1)结构包括：
-基质(11)形式的结构部件；
-纤维(12)形式的结构部件；
-粘弹性材料层；
-冲击保护材料层；
其特征在于所述方法包括以下阶段：
A)通过自动方法层压所述基质(11)和所述纤维(12)，所述层压部分经过高压釜固化或固结周期，获得层压材料的第一层(10)；
B)加入粘弹性材料(21)的第二层(20)；
C)将冲击保护材料第三层(30)添加到所述粘弹性材料第二层(20)以所述第一层(10)为基础的组合件上，所述第三层(30)形成所述复合材料(1)的最外层，并且所述第三层(30)具有导电性。
11.根据权利要求10所述的制造复合材料(1)结构的方法，其中，所述自动方法为自动铺带法或纤维铺放法。
12.根据权利要求10所述的制造复合材料(1)结构的方法，其特征在于：第二层(20)如下添加：
B1)粘弹性材料(21)以条状的或带状的、连续的或不连续的编织或非编织网的形式经过预浸渍过程，所述预浸渍通过用热稳定性或热塑性树脂的基质(22)，或与碳或玻璃纤维(23)之一结合，或者单独地进行，从而得到粘弹性材料的预浸渍层(24)；和B2)所述粘弹性材料的预浸渍层(24)通过自动层压沉积在复合材料的所述第一层(10)的表面上；其随后与第一层(10)同时即在相同的固化或固结周期内被固化或固结，这样经过层压和固化或固结过程之后，所述粘弹性材料的预浸渍层(24)变成粘弹性材料第二层(20)。
13.根据权利要求12所述的制造复合材料(1)结构的方法，其中，所述粘弹性材料的预浸渍层(24)通过自动铺带法或纤维铺放法沉积在复合材料的所述第一层(10)的表面上。
14.根据权利要求10所述的制造复合材料(1)结构的方法，其特征在于：所述第二层(20)如下添加：非浸渍粘弹性材料(21)以连续或不连续片材形式直接沉积在未固化或未固结的复合材料第一层(10)上或者在所述第一层(10)上沉积粘合膜之后再沉积在其上，以使得所述粘弹性材料(21)在与所述复合材料第一层(10)相同的固化或固结周期中固化或固结。
15.根据权利要求14所述的制造复合材料(1)结构的方法，其特征在于，粘弹性材料(21)的片材被预先进行表面处理，以有利于与所述复合材料(1)第一层(10)的连接。
16.根据权利要求15所述的制造复合材料(1)结构的方法，其中，粘弹性材料(21)的片材被预先通过大气压等离子体处理进行表面处理。
17.根据权利要求10至16中任一项所述的制造复合材料(1)结构的方法，其特征在于，通过热喷涂沉积方法将所述冲击保护第三层(30)添加到所述复合材料(1)的所述粘弹性材料第二层(20)上。
18.根据权利要求10至16中任一项所述的制造复合材料(1)结构的方法，其特征在于，通过机械连接将所述冲击保护第三层(30)添加到所述复合材料(1)的所述粘弹性材料第二层(20)上。
19.根据权利要求10至16中任一项所述的制造复合材料(1)结构的方法，其特征在于，通过铆钉将所述冲击保护第三层(30)添加到所述复合材料(1)的所述粘弹性材料第二层(20)上。
20.根据权利要求10至16中任一项所述的制造复合材料(1)结构的方法，其特征在于，将所述冲击保护第三层(30)添加到所述复合材料(1)的所述粘弹性材料第二层(20)上，所述添加通过将所述第三层(30)在预处理其表面之后与粘合剂胶合而进行；对用于胶合所述第三层(30)的所述粘合剂进行固化或固结。
21.根据权利要求20所述的制造复合材料(1)结构的方法，其中，表面的预处理通过蚀刻或阳极氧化方法进行。
22.根据权利要求20所述的制造复合材料(1)结构的方法，其特征在于，使得所述第三层(30)形成粘结的粘合剂与由所述复合材料(1)的所述第一层(10)和所述第二层(20)形成的组合件在相同的固化或固结周期中固化。
23.根据权利要求21所述的制造复合材料(1)结构的方法，其特征在于，使得所述第三层(30)形成粘结的粘合剂与由所述复合材料(1)的所述第一层(10)和所述第二层(20)形成的组合件在相同的固化或固结周期中固化。
24.根据权利要求20所述的制造复合材料(1)结构的方法，其特征在于，使得所述第三层(30)形成粘结的粘合剂在与由所述复合材料(1)的所述第一层(10)和所述第二层(20)形成的组合件的固化或固结周期不同的周期中固化。
25.根据权利要求21所述的制造复合材料(1)结构的方法，其特征在于，使得所述第三层(30)形成粘结的粘合剂在与由所述复合材料(1)的所述第一层(10)和所述第二层(20)形成的组合件的固化或固结周期不同的周期中固化。
26.根据权利要求24所述的制造复合材料(1)结构的方法，其特征在于：由所述第一层(10)和所述第二层(20)形成的固化或固结组合件在胶合之前进行表面处理。
27.根据权利要求25所述的制造复合材料(1)结构的方法，其特征在于：由所述第一层(10)和所述第二层(20)形成的固化或固结组合件在胶合之前进行表面处理。
28.根据权利要求26或27所述的制造复合材料(1)结构的方法，其中，所述表面处理为通过磨砂的处理、使用可剥离的、或大气压等离子体处理。

说明书全文

包含粘弹性夹层的多功能复合材料

[0001] 发明目的

[0002] 本发明涉及具有噪声衰减和抗冲击性能的材料，而且所述材料还具有良好的导电性。本发明还涉及具有这些性能的材料的制造方法。其用途与航空航天工业中的利益相关。

[0003] 待解决技术问题与背景技术

[0004] 自20世纪70年代以来，航空航天工业使用的复合材料大大增加。所述材料的良好的机械耐受性及其低重量增加了它们在飞行器不同结构元件中的使用，除了在那些需要耐受高热负荷的领域。

[0005] 本发明的目的是提供一种复合材料来提高噪声衰减（例如，当它用作飞行器机身中的结构材料时），从而提高乘客的飞行舒适度。作为飞行器的结构材料，还需要提高冲击耐受性。还寻求良好的导电性，因为它允许例如当闪电袭击飞行器后可以轻易地离开。所述材料包括一种所有层可以是连续的结构，所述结构由以下构成：由基质和相应纤维形成的基底、至少一个粘弹性材料的片材、和至少一层冲击保护材料。

[0006] 在本领域中已知多种形式的复合材料和粘弹性材料的结合使用，即：

[0007] -被称为嵌入阻尼（embedded damping）的技术，包括将粘弹性材料的片材嵌入复合材料，用于吸收和/或耗散中间频率的振动（100至500Hz）的能量;

[0008] -被称为附加阻尼（add-on damping）的技术，其基于使用与粘附到结构元件的粘弹性材料层相连的元件，用于吸收和/或耗散中间频率的振动（100至500Hz）的能量。

[0009] 也已知与本发明目的相关的领域内的多个专利文件。国际专利申请WO2008/147754A1描述了一种用于在飞行器上阻尼声音和振动的混合复合材料。这种材料具有多个层，其中一层是含金属纤维以增加阻尼效果的粘弹性层。

[0010] 国际专利申请WO2010/077849A1、WO2010/079322A1和WO2008/115301A2涉及多层复合材料，包括至少一种粘弹性层或引入具有粘弹性的元件。

[0011] 美国专利申请US2010/0126796A1涉及一种具有阻尼特性的多层复合材料，在其它金属层之间有一个粘弹性层。

[0012] 专利文件EP1500494B1公开了一种复合材料，其结构中含有粘弹性材料的阻尼层，并涉及其制造方法。

[0013] 专利文献US6114050A描述了一种与复合材料结合的钛聚合物混合层压板；在优选的实施方案中，所有的复合材料层具有相同的取向。该材料特别适用于超音速民用飞行器。

[0014] 然而本领域还没有与本文所描述的材料类似的已知材料，其中本发明的所有方面如噪声衰减、导电性和抗冲击性都有效地结合。抗冲击性必须被理解为低能、中能、高能的冲击耐受性。低能冲击被理解为小于50J的冲击，代表是工具掉落到材料上。中能冲击是包含50J到3kJ之间的冲击，典型的例子是在飞行中鸟类的撞击。最后，高能冲击是那些超过3kJ的，代表是机身上的开放式转子或螺旋桨发动机桨叶驱逐冰碎片的冲击。

发明内容

[0015] 本文中描述的发明公开了已知固化或未固化的复合材料结构，包括基质形式的结构部件、纤维形式的结构部件、粘弹性材料层和冲击保护材料层。基质和纤维构成复合材料的连续第一层。粘弹性材料层以第二层的形式添加到由前述基质和纤维构成的第一层上。在粘弹性材料第二层上添加连续第三层形式的抗冲击材料。所述冲击保护材的第三层形成复合材料的最外层，还具有导电性。

[0016] 粘弹性材料层以连续第二层的形式添加在第一层之上。在另一种构造中，粘弹性材料层以非连续第二层的形式添加在第一层上，并具有细长的、圆形的或方形的腔。

[0017] 在本发明的一个实施方案中，该复合材料的第一层和第二层中的至少一层具有含碳纳米管的加强材料。在另一个实施方案中，该复合材料的第一层和第二层中的至少一层具有含碳纳米纤维的加强材料。

[0018] 与复合材料的连续第一层关联的基质是热稳定性化合物，在另一种构造中，所述基质是热塑性化合物。

[0019] 另一方面，复合材料的连续第一层中所用的结构纤维是碳纤维增强聚合物（CFRP），或玻璃纤维增强聚合物（GFRP）。

[0020] 作为冲击保护材料的复合材料的第三层，是以下的任何一种：纯金属、金属合金、金属氧化物、或金属陶瓷材料。

[0021] 复合材料的第二粘弹性层的厚度为0.1至0.2mm。

[0022] 进而，复合材料的第三层的最大厚度等于复合材料总厚度的三分之一（33.33％）。另一方面，所述复合材料的第三层具有以下最小厚度：

[0023] a）大于复合材料的总厚度的22％，或

[0024] b）大于0.8毫米，

[0025] 应用这两个最小值要求中首先满足的那个。

[0026] 本发明还描述了制造复合材料结构的方法，包括：

[0027] -基质形式的结构部件;

[0028] -纤维形式的结构部件;

[0029] -粘弹性材料层;

[0030] -冲击保护材料层。

[0031] 通过自动方法如自动铺带法或纤维铺放法对基质和纤维进行层压，层压部分经过高压釜固化或固结周期，获得层压材料的第一层。然后，添加粘弹性材料第二层。在那之后，将冲击保护材料第三层添加到粘弹性材料第二层以第一层为基础的组合件上。第三层形成复合材料的最外层，并且第三层还具有导电性。

[0032] 粘弹性材料第二层通过以下两种方式之一获得：

[0033] 1）粘弹性材料以条状的或带状的、连续的或不连续的编织或非编织网的形式经过预浸渍过程，所述预浸渍通过热稳定性或热塑性树脂的基质，或与碳或玻璃纤维结合，或者单独地进行。从而得到粘弹性材料的预浸渍层。所述粘弹性材料的预浸渍层通过自动层压例如通过自动铺带法或纤维铺放法沉积在复合材料的第一层的表面上。其随后与第一层同时即在相同的固化或固结周期内进行固化或固结，这样经过层压和固化或固结过程之后，粘弹性材料的预浸渍层变成粘弹性材料第二层。

[0034] 2）非浸渍粘弹性材料以连续或不连续片材形式直接沉积在未固化或未固结的复合材料第一层上或者在所述第一层上沉积粘合膜之后再沉积在其上，该非浸渍粘弹性材料与复合材料第一层同时即在相同的固化周期内固化。粘弹性材料的片材可预先进行表面处理，例如通过APP（大气压等离子体）处理，以有利于与复合材料第一层的连接。

[0035] 通过以下方式中的任一种将冲击保护第三层添加到复合材料的第二粘弹性层上：

[0036] -通过热喷涂沉积方法；

[0037] -通过机械连接，例如通过铆钉;

[0038] -通过对第三层的表面预先处理之后使第三层胶合，例如当第三层是[0039] 金属片材时所述处理通过蚀刻或阳极氧化方法进行。用于胶合第三层[0040] 的粘合剂可在与由第一层和第二层形成的组合件相同或不同的固化周[0041] 期固化。如果其在不同周期固化，则由第一层和第二层形成的固化或[0042] 固结的组合件在粘合之前进行表面处理（例如通过磨砂处理，使用可[0043] 剥离的，或APP（大气压等离子体）处理）。附图说明

[0044] 结合附图考虑本说明书的内容很容易理解本发明，其中的附图标记用于显示构成本发明的不同元件。

[0045] 图1是本发明的材料对象的一般样品剖面图。

[0046] 图2a、2b和2c示出粘弹性材料非连续层的多种构造。

[0047] 图3示出制造在产生粘弹性层阶段中的材料的方法的基本图。

[0048] 以下给出构成本发明的附图中所描述的不同元件的列表：1= 复合材料结构；10=复合材料第一层；11= 第一层的基质；12= 第一层的结构纤维；13= 碳纳米管或纳米纤维型增强材料；20= 复合材料的第二层；21= 浸渍之前的粘弹性材料；22= 浸渍粘弹性材料的基质；23= 粘弹性材料使用的纤维；24= 浸渍后的粘弹性材料；25= 粘弹性材料中的腔；26= 压辊；27= 预浸渍粘弹性材料的卷轴；30= 复合材料的第三层。

具体实施方式

[0049] 如前所述并由图1可见，本发明由复合材料（1）的结构组成，包括由基质（11）形式的结构部件和纤维（12）形式的结构部件构成的连续第一层（10）。粘弹性材料第二层（20）添加在所述第一结构层（10）上。粘弹性材料第二层（20）可以是连续的或不连续的，第二种情况呈现条形，或具有孔的连续元件，例如环形孔，或者方形网格，如图2a，2b和2c所示。第二层（20）可以进一步结合与第一层（10）的纤维类型相同的纤维（12）。还有以连续的方式添加在粘弹性材料第二层（20）之上的冲击保护材料第三层（30），所述冲击保护材料第三层（30）形成复合材料的最外层。

[0050] 复合材料（1）的连续第一层（10）提供了结构阻力并显示出由这种材料构成的结构的主载荷路径。所述第一层（10）由为第一层（10）提供连续性的基质（11）以及与结构纤维（12）的组合件构成。与任任意复合材料一样，基质（11）将机械应力传递到结构纤维（12），从而决定复合材料（1）的所述第一层（10）的机械性能。也可以引入单壁或多壁碳纳米管形式的增强材料（13），或碳纳米纤维形式的增强材料（13）。必须指出的是，图1没有按比例绘制，其以这种方式描述，以便更清楚地理解本发明。不同层的厚度与实际构造特别是第二层（20）不成比例。

[0051] 复合材料（1）的连续第一层（10）的基质（11）是热稳定性或热塑性化合物。热塑性或热稳定性的聚合物基质复合材料由于其高电阻率而具有良好的性能。选择这些材料是因为它们起初被设计用于航空用途，因此所述性能至关重要。实验发现，热塑性基质更适合低能冲击，即小于50J的冲击。另一方面，所用的结构纤维（12）通常是CFRP或GFRP纤维，即碳纤维增强聚合物或玻璃纤维增强聚合物。

[0052] 纤维（12）通过建立不同的纤维层（12）被放置在基质（11）中。另一方面，如本领域已知的，纤维（12）根据所必须满足的机械性能取向（为0°、±45°或90°等可能的几何形状）。为清楚起见，图1示出了嵌入基质（11）中的纤维（12）。复合材料（1）的连续第一层（10）的厚度范围通常为1.6至6毫米，这取决于其构成的纤维（12）的层的数目，以及复合材料（1）必须具有的机械性能。然而，在某些必须承担极端载荷的情况下，所述第一层（10）的厚度甚至可以大于提到的6毫米。在纤维（12）和（如果合适的）增强材料（13）的不同层放置好之后，纤维（12）被嵌入基质（11）中，组合件被固化或固结，取决于基质（11）是热稳定还是热塑性基质。

[0053] 粘弹性材料第二层（20）总是放置在碳纤维或玻璃纤维聚合物材料的第一层（10）和冲击保护第三层（30）之间。这样做是为了利用第一层（10）和第三层（30）之间的刚性差，并因此提高振动吸收效率。为校正声学操作，层间剪切力一定是在粘弹性材料第二层（20）中最高。这是通过均衡围绕粘弹性材料层（20）的层（10）、（30）的刚性实现的。想法是均衡层压板的第一层（10）和第三层（30）的抗弯刚度（弹性模量乘以转动惯量的积，E?I），从而使第一层（10）和第三层（30）之间的层间剪切力最大。例如，当考虑弹性模量为55GPa的实际上各向同性的层压板，结合弹性模量为106GPa的钛，如果钛远离层压板的中心，它相对于所述中心的转动惯量会高。因此，相对薄的钛层能够均衡层压体的刚性。

[0054] 为了实现涉及少量重量增加的多功能水平的有效性，粘弹性第二层（20）的厚度必须在几十毫米的范围内，优选为十几至二十几毫米。另一方面，粘弹性材料层（20）的存在，允许冲击保护材料第三层（30）在冲击事故发生时接收的能量重新分配，使聚合物部分组成的第一层（10）不受到损坏。此外，第二层（20）作为由第三层（30）限定的金属部分和由层（10）限定的聚合物部分之间的绝缘体，防止发生电耦合，以及由此产生的电化腐蚀。

[0055] 为了本发明的说明书的目的，粘弹性材料应理解为玻璃转化温度（Tg）低于-55℃（218K）和热塑性聚合物的熔融温度（Tm）或热稳定性聚合物的分解温度大于180℃（453K）的任意聚合物。所述限制在航空领域中应用的材料使用是明显易懂的。-55℃（218K）大约为对流层和平流层边界的温度，商用飞机在这里达到巡航条件，即这是飞机机身经受的最低温度。另一方面，180℃（453K）是制造复合材料过程期间在固化周期中达到的典型温度。

[0056] 粘弹性材料第二层（20）可为连续的或不连续的，参见图2a、2b和2c。在这种情况下，非连续部分是在第二层（20）的结构中产生的腔（25）。粘弹性材料中的所述腔（25）可以是带状或条状（图2a）、圆形（图2b）、方形或方形格状（图2c）的形式。

[0057] 冲击保护第三层（30）由任意以下成分构成：纯金属、金属合金、金属氧化物、陶瓷和金属材料形成的复合材料（金属陶瓷）。第三层（30）由于其高韧性在低能冲击的情况下具备吸收能量的能力。另一方面，它充分导电，以防止由于雷击或电流回路（电接，电气接地等）造成结构破坏。冲击保护材料第三层（30）的厚度根据所选择材料特性在复合材料（1）总厚度的33.33％和0.8mm之间选择。

[0058] 本发明最显著的特征之一是金属材料的连续第三层（30）与作为第一层（10）的纤维（12）的碳纤维增强聚合物（CFRP）结合，因此最小化的金属材料（例如钛）的第三层（30）能够平衡碳纤维（承担结构载荷）所处的第一层（10）的刚性，并实现良好的声学特性（为了该目的，由于层间剪切通道，平衡很重要）。其目的是使第一层（10）和外层（30）具有相同的刚性。此外，对传统层压板来说层间剪切力的分布呈现抛物线趋势且最大值出现在中心，这里将仍是这样的，所述最大值将在粘弹性材料层（20）达到。

[0059] 其他方面，粘弹性材料第二层（20）的另一个功能是阻止在第三层（30）受到冲击时第一层（10）的分离。必须考虑所述第三层（30）形成复合材料（1）的最外层，作为基质（11）和含碳纤维增强聚合物（CFRP）（其转移绝大多数负载）的纤维（12）所处的第一层（10）的保护。机理是粘弹性材料层（20）用作类似在第三层（30）顶部上的“垫”或“浮板”。所述第三层（30）是好的能量吸收的机制，但此外，粘弹性体层（20）还像其他步骤一样参与耗散，协助分散能量，因此当粒子垂直地冲击层压板的外层，其能量是分布在整个复合材料（1）的表面。该机制类似鼓面被击打。

[0060] 实验表明，这三个层（10）、（20）、（30）中的每一层都必须满足一系列针对材料组成和厚度的要求，这些要求可以下列三点限定：

[0061] 1）冲击保护第三层（30）的厚度必须是：

[0062] 1a）最多等于复合材料（1）总厚度的三分之一（33.33％）。

[0063] 1b）至少大于复合材料（1）总厚度的22％，或大于0.8毫米，这两个最低要求首先满足的适用。

[0064] 2）所述第一层（10）的厚度随复合材料（1）将承受的设计值调整，该第一层（10）的厚度随第三层的厚度（30）调整，如第1点所述。

[0065] 3）粘弹性层的厚度必须在0.1和0.2毫米之间。

[0066] 以下描述制造复合材料（1）的方法。如前所述，复合材料（1）的第一层（10）由基质（11）和结构纤维（12）构成，所述结构纤维（12）可为碳纤维增强聚合物（CFRP）或玻璃纤维增强聚合物（GFRP）等。

[0067] 该方法从可为碳纤维或玻璃纤维的纤维（12）以及由（热稳定性或热塑性的）树脂构成的基质（11）的预浸渍开始。也可以引入单壁或多壁碳纳米管形式的增强材料（13），或碳纳米纤维形式的增强材料（13）。为此目的，这些增强材料（13）被分散在树脂中或者在用所述树脂预浸渍纤维（12）的过程之前分散在树脂的组分中。这些增强材料（13）随机排列，嵌入基质（11）中。所述增强材料（13）也可以任选地并入粘弹性第二层（20）结构。

[0068] 纤维（12）和基质（11）通过自动方法层压（例如自动铺带法ATL或纤维铺放法FP），层压的部分经历合适的高压釜固化或固结周期。表述“合适的高压釜固化或固结周期”应理解是特定的时间段，其中对材料加热和加压以通过可控化学反应来实现永久改变材料的机械性能的目的。因此，复合材料（1）的第一层（10）是按照制备这些材料的常规方法制备的。

[0069] 有两个可选择方案制备由粘弹性材料形成的第二层（20），粘弹性材料（21）可以在树脂中预浸渍或者不在树脂中预浸渍。根据第一个选择，该方法从具有条形或带状、连续或不连续的网状或非网状的形式的粘弹性材料（21）开始。粘弹性材料（21）用热稳定性或热塑性树脂的基质（22）进行预浸渍的过程，如图3所示。所述粘弹性材料（21）可预先与第一层（10）中的纤维类型相同的纤维，即，碳纤维或玻璃纤维（23）结合或编织。压辊（26）将粘弹性体（21）与基质（22），如果合适与纤维（23），压紧，从而获得粘弹性材料（24）的预浸渍层。粘弹性材料（24）可以卷轴（27）形式存储。上面提到的粘弹性材料（24）的预浸渍层随后通过自动层压（如自动铺带法ATL或纤维铺放法FP等）沉积在复合材料的第一层（10）的表面上。在该层压过程后，粘弹性体（24）的预浸渍层与层10同时即在相同固化或固结周期进行固化或固结，从而成为粘弹性材料第二层（20）。

[0070] 或者可以使用未在树脂中预浸渍的连续或不连续的粘弹性材料片材。此片材直接沉积在未固化的第一层（10）之上，或在所述未固化层（10）之上沉积粘合膜之后沉积，其与第一层（10）在同时即在相同的固化周期聚合。为了有利于干粘弹性片材与第一层（10）的连接，它可预先进行表面活化或处理过程，例如通过大气压等离子体处理过程，或APP过程。

[0071] 冲击保护第三层（30）随后添加到复合材料的组合件上。添加冲击保护第三层（30）的方法有很多种。其中之一是通过热喷涂沉积。这是一种自动的表面涂覆工艺，其中熔融或热的物料以喷雾的形式沉积在表面上。要沉积的材料可以是金属、合金、陶瓷、塑料或复合材料制成的，通过电学（等离子或电弧）或化学方法（有焰燃烧）加热。与其他方法相比，通过这种技术可以在大的表面上高速沉积定制的涂层厚度（范围从20微米到几个毫米）。在本领域内，已知不同的热喷涂沉积方法可用于在此阶段（例如，冷喷涂、等离子喷涂、爆炸喷涂、火焰喷涂、高流速氧-燃料涂层喷涂（HVOF）、热喷涂、金属丝电弧喷涂）。

[0072] 还有其他的方法将第三层（30）添加在第一、第二层（10，20）之上。这些可供选择的方法之一是胶合第三层（30），为此目的，所述第三层（30）的表面经过预先前期的表面处理。第三金属层（30）组合件的制备可以通过蚀刻或阳极氧化处理来完成。用于胶合第三层（30）的粘合剂可以与第一层和第二层（10、20）形成的组合件相同或不相同的固化周期进行固化。如果是在不同的固化周期内固化，由第一层和第二层（10、20）形成的固化或固结的组合件在胶合之前必须进行表面处理，例如通过磨砂，使用可剥离的，或大气压等离子体处理（APP）。

[0073] 另一种选择是通过物理连接将第三层（30）机械附着在其他两层（10，20）之上，例如铆钉。

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包含粘弹性夹层的多功能复合材料

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