赋予中间层导电性的方法、复合材料及其制造方法与流程

本公开一般涉及热塑性塑料，更具体地，涉及改性的热塑性塑料，以便提高电性能。

背景技术：

交通工具和机器(诸如飞机)的部件被设计为承受各种苛刻的操作条件。在一些情况下，在许多飞机组件和系统中使用增强复合材料，因为复合材料显示出抵抗诸如雷击的极端充电的恢复力。飞机中使用的复合材料通常沿材料表面导电。结果，大部分电流和电荷沿着复合材料的导电表面消散。然而，一些复合材料包括不导电的内部热塑性颗粒、层或其它这样的内部材料。在一些情况下，热塑性层在充电之后保持并积聚不期望的电流和/或电荷。因此，需要具有增加的导电性的热塑性层，其能够在充电之后从热塑性层使电流和电荷消散，同时保持复合材料提供的结构强度和提高的耐冲击性。

技术实现要素：

根据本公开的一个方面，公开了一种赋予中间层材料导电性的方法。在一些实例中，该方法包括由至少一层热塑性纤维织物形成中间层。此外，该方法还包括使用大气压等离子体处理中间层材料的表面，使得中间层材料的表面经受表面活化。此外，该方法包括在中间层材料的表面上沉积导电材料层，使得导电材料增加中间层材料的导电性。

根据本公开的另一方面，公开了一种制造包含具有导电性的中间层的复合材料的方法。该方法包括由中间层材料形成多个中间层，并用大气压等离子体处理多个中间层的每个中间层，使得多个中间层的每个中间层的表面经受表面活化。此外，该方法还包括在多个中间层的每个中间层的表面上沉积导电层，使得导电层增加多个中间层的导电性。此外，该方法包括由增强材料的纤维形成多个增强层，并且在多个增强层之间交替设置每个在表面上具有导电层的多个中间层。此外，该方法包括将多个增强层和多个中间层耦接在一起。该方法还包括用基质材料浸入多个增强层和多个中间层，并固化基质材料，使得多个中间层的导电性提高了复合材料的导电性。

根据本公开的另一方面，公开了一种具有导电性的复合材料。复合材料包括多个中间层，每个中间层由热塑性纤维织物层形成并且多个中间层的每个中间层的表面用大气压等离子体处理，使得多个中间层的每个中间层的表面经受表面活化。此外，复合材料还包括沉积在多个中间层的每个中间层的表面上的导电层，使得导电层增加多个中间层的每个中间层的导电性。多个增强层由增强材料的纤维形成，其中，在表面上具有导电层的多个中间层的每个中间层交替地设置在多个增强层之间，其中，多个增强层与多个中间层耦接在一起。该复合材料还包括浸入到多个增强层和多个中间层中的基质材料，其中，基质材料被固化，使得多个中间层的导电性提高复合材料的导电性。

本文公开的特征、功能和优点可以在各种实施例中独立地实现，或者可以在其他实施例中组合，参考以下描述和附图可以更好地理解其细节。

附图说明

图1是根据本公开构造的示例性交通工具的透视图；

图2是根据本公开的一个实施例的示例性复合材料的截面图；

图3a是示出本公开的中间层纤维的一个示例性实施例的截面图；

图3b是本公开的中间层纤维的另一示例性实施例的截面图；

图3c是本公开的中间层纤维的另一示例性实施例的截面图；

图4是根据本公开的一个实施例的示例性复合材料的透视图；

图5是根据本公开的一个实施例的用预成型模具形成的复合层压结构的截面图；

图6是根据本公开的一个实施例处理的中间层材料的示意图；

图7是根据本公开的另一个实施例处理的中间层材料的示意图；

图8是示出根据本公开的实施例的用于处理中间层的方法的流程图；以及

图9是示出了根据本公开的实施例的形成包含有图8的处理的中间层的复合层压结构的方法的流程图。

应当理解，附图不一定按比例绘制，并且所公开的实施例以图表式地、图示地、并且在一些情况下以局部视图示出。在某些情况下，对于公开的方法和装置的理解的不必要的细节或使其他细节难以察觉的细节可以被省略。应当进一步理解，以下详细描述仅仅是示例性的，并不意图限制其应用或用途。因此，尽管本公开是为了在说明性实施例中仅描绘和描述的方便的说明，但是本公开可以在许多其他实施例中以及在本文未示出或描述的各种系统和环境中实现。

具体实施方式

参考图1，示出了交通工具20。虽然交通工具20的一个非限制性示例是飞机，但是应当理解，本公开也适用于其他类型的交通工具和机器，诸如但不限于船舶、建筑设备和电力发电机。在一些实施例中，交通工具20或飞机配置有机体(airframe)22，其包括机身(fuselage)24、多个机翼26、尾部28以及交通工具20的其它这样的组件和系统。另外，一个或多个推进单元30耦接到每个机翼26的下侧，以便在行进方向上推动交通工具20。然而，推进单元30的其它附接位置和构造是可能的。此外，每个机翼26沿着机身24的大致中心部分附接，并且机翼26朝向交通工具20的尾部部分28或机尾部分扫过。此外，在一些实施例中，交通工具20的组件、系统和其他部件在运行期间暴露于诸如但不限于极端温度变化、高和/或低湿度、充电和/或放电、机械振动、空气传播的颗粒、碎片和遇到的其他这样的情况的环境条件。因此，在一些实施例中，用于制造机身24、机翼26、尾部28、推进单元30和其它这样的组件和系统的材料和其它部件被配置成使得它们能够承受热膨胀和/或收缩、增加的湿度水平、充电、机械冲击和其它这样的条件。

前往图2和图4，示出了用于制造或以其他方式构造交通工具20的组件和系统的复合材料32的一个实施例。在一个非限制性实例中，复合材料32是由一个或多个增强层34和一个或多个中间层36组成的多个交替层构成的织物。在一个实施例中，增强层34和中间层36堆叠或以其他方式布置，使得中间层36的一层位于两个增强层34之间(即，夹持)。例如，复合材料32被形成为起始于位于底部的增强层34的材料的堆叠。中间层36位于底部增强层34的顶部上，并且另一个增强层34位于中间层36的顶部上。因此，一些实施例重复这一堆叠模式以产生期望厚度的复合材料32。此外，在一些实施例中，在复合材料32的构建(buildup，堆积)之后，缝合线(stitching)38或其他紧固机构用于将交替的增强层34和中间层36连接并保持在适当位置。

在一些实施例中，增强层34由碳纤维、玻璃纤维、矿物纤维或其它此类增强材料构成。此外，在一个非限制性实例中，增强层34形成为使得多个碳纤维、玻璃纤维、矿物纤维或其它此类的纤维被布置成产生具有单向图案的纤维层。纤维的这种布置提供了用于纤维增强复合材料和其它此类增强材料的韧性、耐久且轻质的结构材料。

此外，中间层36由一种或多种不同类型的连续纤维的织物形成，并且在一个非限制性实例中，中间层36由具有至少两种不同类型的热塑性纤维的热塑性纤维的非编织织物层形成。在一些实施例中，中间层36是非编织材料层，诸如但不限于纺粘织物(spunbondedfabric)、水刺织物(spunlacedfabric)、网眼织物(meshfabric)或其它此类的织物。例如，纺粘织物是由连续纺丝和热结合的连续长丝或纤维制成，以形成非编织织物层。可替代的，水刺织物是由连续纺丝和机械结合的连续长丝或纤维制备。在一些示例性实施例中，中间层36使用上述方法由一种或多种不同类型的热塑性长丝或纤维形成，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、聚芳醚酮、聚醚酮酮(polyetherketoneketone)、聚醚醚酮(polyetheretherketone)、聚丙烯酰胺、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、聚酯多芳基酯(如)。

在一些实施例中，中间层36由包含有两种或多种不同热塑性材料的细丝或纤维构成。图3a至图3c示出了使用两种不同热塑性材料形成的热塑性纤维44的几种不同的非限制性配置。而图3a至图3c示出了由两种不同材料构成的热塑性纤维44，由不同数量的热塑性材料构成的热塑性纤维44的其它实施例是可能的。图3a提供了由基本相等量的第一材料46和第二材料48制成的热塑性纤维44的一个示例性横截面图。在这种配置中，第一材料46和第二材料48被挤压或以其它方式被强制通过具有两个开口的设备以产生热塑性纤维44，使得第一材料46堆叠在第二材料48的顶部上。图3b示出了通过挤压第一材料46和第二材料48穿过具有四个开口的设备而形成的热塑性纤维44的另一非限制性实例。因此，图3b中所示的热塑性纤维44由第一材料46和第二材料48的交替区域组成。在图3c示出了另外的实施例，热塑性纤维44使用第一材料46和第二材料48的同轴布置形成。例如，第一材料46限定护套区域，第二材料48限定热塑性纤维44的芯区域。在图3a至图3c中示出的热塑性纤维44结构具有圆形或螺纹状横截面的纤维。应当理解，热塑性纤维44能够被挤压或以其它方式形成为其他形状和结构，例如但不限于矩形带状、椭圆形长丝或纤维、或任何其它合适的形状或结构。

现在参考图5，并且继续参考图2至图4，示出了形成为纤维增强复合层压结构50的复合材料层叠体32的一个非限制性实例。在一些实施例中，复合层压结构50通过真空辅助树脂转印模塑(即，预成型模塑)形成，然而其它模塑工艺也是可能的。在真空辅助树脂转印模塑中，将复合材料32定位在模具52或其他这样的模板上，该模板用于向复合材料32赋予某一形状。因此，根据预期的应用，不同的模具52是用于定尺寸、成形和以其他方式形成复合层压结构50。此外，将基质材料(例如但不限于树脂，环氧树脂或其它这样的硬化材料)引入模具52中，并且基质材料浸入通过由模具52支撑的复合材料32。在一些实施例中，基质材料渗透穿过整个复合材料32并使增强层34和设置在增强层34之间的中间层36浸透。可替换地，在一些实施例，基质材料被引导或控制以渗透穿过复合材料32的一部分。此外，中间层36被配置为促进基质材料渗透穿过中间层36，以便确保复合材料32的所有层用基质材料充分浸透(即，浸湿)，使得基质材料覆盖中间层36，以使中间层36和增强层34之间的接触面积最大化。此外，插入在增强层34和中间层36之间的缝合线38有助于在浸入基质材料期间将复合材料层32保持在适当位置。

尽管上面讨论了形成复合层压结构50的一个非限制性实例，例如但不限于如上所述，预成型模塑，但是应当知道其它方法是可能的。例如，在另一个实施例中，中间层36交替地设置在增强层34之间，以便构建复合材料32的叠层。此外，在将复合材料32放置在模具表面上之前，复合材料32用基质材料(如树脂、环氧树脂或其他这样的硬化材料)被预先浸渍(即预浸材料)或以其他方式浸入。在一些实施例中，复合材料32预浸材料在用基质材料浸入之后被部分固化。在某些情况下，这种部分固化允许更容易地处理复合材料32和基质材料。此外，当准备形成复合层压结构50时，将具有预浸渍基质材料的复合材料32放置在模具表面上并在升高的温度和/或压力下完全固化。结果，复合层压结构50根据模具表面的尺寸和形状形成和成形。

在一些实施例中，在基质材料浸入期间或之后，将保持复合材料32的叠层的模具52封闭在真空室或其它压力受控的环境中，以便进一步促进遍及复合材料32的叠层的基质材料的输送和浸入。此外，在一些实施例中，在复合材料32的叠层被基质材料浸透之后，将模具52加热到固化或以其它方式硬化基质材料的温度。结果，当基质材料开始硬化时，增强层34并且中间层36被键合在一起。当基质材料完全固化时，复合层压结构50将形成支撑模具52的形状。在一些实施例中，在基质材料的固化过程中，温度稳定增加，使得在温度增加的初始阶段，基质材料在增强层34和中间层36之间持续流动。此外，随着温度的不断升高，基质材料开始至少部分固化，并且一旦达到固化温度，模具52和叠层复合材料32在固化温度下保持预定的时间段。在一个非限制性实例中，基质材料的固化温度在150℃至200℃的范围内，并且固化时间在1小时至6小时之间。然而，固化温度和时间将根据复合材料32的叠层和用于形成复合层压结构50的基质材料而变化。

此外，应当注意，基质材料的凝胶温度一般处于或低于增强层34和中间层36的熔点温度。因此，增强层34和中间层的熔融温度高于200℃。然而，其他熔融温度是可能的。此外，在一些实施例中，基质材料的凝胶和固化温度将高于玻璃转变温度并且低于增强层34和中间层36的熔融温度。在这样的实施例中，在玻璃转变温度和熔融温度之间的固化温度将有助于增强层34和中间层36的成形和模制，而不改变材料的结构完整性。或者，可以是，一些实施例将使用稍微高于增强层34和中间层36的熔融温度的固化温度，以便促进基质材料与增强层34和/或中间层36之间的相互扩散。

一旦基质材料完全固化，则复合层压结构50的形成就完成了。此外，成品复合层压结构50将表现为模具52的形式，该模具50在模制期间保持复合材料32和基质材料。根据复合层压结构50的期望的形状使用不同形状的模具52。结果，使用多个不同形状的模具52以生产不同形状的复合层压结构50，其用在图1中所示的交通工具20的各种组件和系统中。

如图5进一步所示，并继续参考图2至图4，在一些情况下，增强层34、中间层36、缝合线38和基质材料被布置成产生表现出某些性能的复合层压结构50。例如，在一些情况下，复合层压结构50被结合到需要某些结构性能(例如但不限于高压缩强度、高拉伸强度、增加的断裂韧性和其这样的性能)的结构组件和系统中。此外，在一些实施例中，中间层36的添加为复合层压结构50提供了改善的抗冲击性。另外，复合层压结构50通常将要求对溶剂表现出良好的耐化学性，所述溶剂包括但不限于复合层压结构50将接触的航空燃料、液压流体、制动液、酮、水和其他化学品。此外，复合层压结构50在使用期间必须能够承受其将暴露于其中的众多环境条件。例如，在一些实施例中，复合层压结构50暴露于极端温度变化、高和/或低湿度、充电和/或放电、机械振动和冲击、空气传播的颗粒和碎屑以及在使用和/或操作时遇到的其它这样的环境条件。

通常，形成中间层36的热塑性材料具有固有的电绝缘性能。结果，当中间层暴露于电流或充电时，中间层36的一些实施例将表现得像电存储装置(即，电容器)。在一些情况下，形成有增强层34和中间层36的复合层压结构50能够长时间地保持或存储电荷。在运行期间，图1中的交通工具20暴露于数个潜在的电事件，例如但不限于雷击、电磁干扰(emi)，电流以及其他此类干扰交通工具20的部分的事件。例如，在雷击期间，交通工具(图1)的机体22暴露于必须被消散的高电流。然而，在一些实施例中，结合到机体22(图1)的组件和系统的一部分中的复合层压结构50具有高电阻并且不能消散电流或电荷。结果，复合层压结构50的一些实施例包括改进复合层压结构50的导电性的方法和材料。

参考图5，并且继续参考图2至图4，复合层压结构50的一些应用包括由镍、铜、铝或其它此类导电材料形成的导电网54，以便提供通过充电和/或放电产生的电流或电荷的导电路径。导电网54被配置为提供导电通路，该导电通路将施加至复合结构体50中的电流从结构体运送走。在一些实施例中，导电网54沿着复合层压结构50的顶侧56和底侧58定位。可替换地，在一些实施例中，导电网54仅位于复合层压结构50的顶侧56和底侧58中的一个。

导电网54提供足够的电导性以传导或以其他方式将电流重新定向远离复合层压结构50的本体。然而，在一些实施例中，包含在复合层压结构50内的中间层36保持热塑性材料的固有的绝缘性能。结果，中间层36能够存储从充电和/或放电产生的剩余电流或电荷。在一个非限制性示例中，例如，在充电和/或放电事件(例如但不限于雷击)之后，导电网54可能不完全有效地从复合层压结构50消散电流，并且中间层36保持一定的电流或电荷(即，边缘发光)。

结果，在一些实施例中，增加中间层36的导电性将提供针对中间层36上和复合层压结构50内的电荷积聚的改进。如上所述，在一些实施例中，中间层36由热塑性材料形成，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、聚芳醚酮、聚醚酮酮、聚醚醚酮、聚丙烯酰胺、聚酮、聚邻苯二甲酰、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(例如)。然而，中间层36的热塑性材料通常不是导电的，因此应该进行改性或以其他方式处理，以便帮助改善其导电性和其它表面电性能。

参考图6和图7，继续参考图2至图5，示出了具有增加的导电性的中间层36的一个实施例。在一个非限制性示例中，通过将导电材料60添加在中间层36的表面上，使中间层36更具导电性。在一些实施例中，将导电材料60作为连续层沉积到中间层36表面的顶侧62和底侧64上。可替换地，在其它实施例中，将导电材料60的不连续层(即，装饰表面)沉积到中间层36表面的顶侧62和底侧64上。此外，在其他实施例中，导电材料60沉积在中间层36表面的顶侧62和底侧64中的一个上。

在一些实施例中，将导电材料60沉积在中间层36表面的顶侧62和底侧64中的至少一个上将有助于改善材料的导电性。此外，在一些实施例中，复合层压结构50中的中间层36彼此电耦接，使得电流或电荷从分散在整个复合层压结构50中的每个中间层36消散。在一个非限制性示例中，缝合线38提供复合结构的中间层36之间的电耦接，然而，将中间层36电耦接在一起的其它方法是可能的。结果，在一些实施例中，中间层36的增强的导电性能有助于在充电/放电之后从中间层36去除或消散电流或电荷。

在一些实施例中，用于制造中间层36的热塑性材料沿着中间层36表面的顶侧62和底侧64缺乏坚固的键合或附着位点(即共价键合位点)。可用的键合位点的缺乏会产生较差的粘附或键合，结果，使得难以沿着中间层36的顶侧62和底侧64沉积导电材料60。如图6所示，例如但不限于，一个实施例中，对中间层36，在中间层36表面的顶侧62和底侧64上用大气压等离子体66进行处理，以便提供改进的键合或附着位点。例如，大气压等离子体66在大气压下产生电离气体。电离气体被引向并轰击中间层36表面的顶侧62和底侧64或与中间层36表面的顶侧62和底侧64碰撞。此外，大气压等离子体66被配置为仅与中间层36的顶侧62和底侧62的表面相互作用。结果，沿中间层36表面的粘合和键合得到改善，而中间层36的本体性能保持不变。

在一些实施例中，对中间层36表面粘合和键合的改善是由于通过用大气压等离子体66进行处理而产生的表面活化能的增加而引起的。在处理期间，在中间层36的顶侧62和底侧64被电离气体68轰击。该表面轰击导致沿着中间层36表面的顶侧62和底侧64产生多个可用的键合和附着位点70(即，表面上可用的官能团)。虽然在图6中示出了使用大气压等离子体66，多个键合和附着位点70可以由其他类型的表面处理形成，例如但不限于电晕放电、火焰等离子体、湿化学处理和其它已知的表面处理。

在一些实施例中，中间层36配置到预处理辊72和后处理辊74中，以便帮助中间层36在通过大气压等离子体66进料时的产量提高。在一些实施例中，大气压等离子体66被配置成同时处理中间层36的顶侧62和底侧64，然而其它配置也是可能的。可替换地，在其他实施例中代替形成预处理辊72和后处理辊74，当经受大气压等离子体66的处理，中间层36被配置成平板或其它此类的配置。在一个非限制性的实施例中，大气压等离子体66是大气压氧等离子体，其由离子化氧气构成，以便氧化中间层36的顶侧62和底侧64。结果，大气压等离子体66(即，大气压氧等离子体)沿着中间层36的顶侧62和底侧64产生增加的氧含量，这产生和/或增加沿着中间层36的顶侧62和底侧64的键合和附着位点70处的可用的(即未结合)氧位点。在一些实施例中，这些可用的氧位点然后能够与导电材料60(图6)键合或以其他方式附着，使得导电材料60粘附到中间层36表面的顶侧62和底侧64。

除了氧之外，大气压等离子体66可以使用其它气体或气体混合物形成，例如但不限于氮气、氩气、氦气、一氧化二氮、环境空气、水蒸气、二氧化碳、甲烷、氨、和其他这样的气体。此外，在一些实施例中，除了产生额外的键合或附着位点70之外，用大气压等离子体66的处理还提供了其它改进。例如，在一些实施例中，由大气压等离子体66引起的表面活化能的增加可以提高沿着中间层36的液体(例如但不限于在复合层压结构50形成期间浸入到复合材料32的叠层中的基质材料)的润湿性。此外，在一些实施例中，用大气压等离子体66轰击中间层36有助于去除沿着中间层的顶侧62和底侧64存在的任何污染物。更清洁的表面通常将表现出更好的粘附性和键合性。结果，在一些实施例中，大气压等离子体66将提供更清洁的表面和更多数量的键合或附着位点70，使得导电材料60(图7)对中间层36的顶侧62和底侧64将具有改善的粘附性。

现在参考图7，并且继续参考图6，示出了在中间层36上沉积导电材料60的一个非限制性实例。在一些实施例中，在用大气压等离子体66处理之后，通过沿中间层36的顶侧62和底侧64沉积导电材料层60来进一步处理中间层36。此外，在一些实施例中，导电材料60沿着中间层36表面的顶侧62和底侧64沉积为连续层或不连续层。因此，导电材料60的连续和/或不连续层能够提供中间层36的改进的电表面性能，例如但不限于导电性的增加、改善的emi屏蔽以及其它此类电性能。此外，在一些实施例中，根据中间层36的计划的应用，导电层60仅沉积在中间层36表面的顶侧62和底侧64中的一个上。

在一个非限制性实例中，导电层60是金属，包括但不限于镍，铜，银或其它此类金属，其提供了中间层36的改善的电表面性能。此外，在一些实施例中，为了改善中间层36处理的产量，中间层36的后处理辊74暴露于化学气相沉积(cvd)沉积76以便产生导电层间辊78。在一些实施例中，当通过cvd沉积76进料时，cvd沉积76被配置为在中间层36的顶侧62和底侧64同时沉积导电层60。此外，尽管图7示出了cvd沉积76用于导电材料60的沉积，但其他沉积方法，例如但不限于电沉积、溅射、电子束蒸发或其它此类方法是可能的。类似于上述复合层压结构50的固化，cvd沉积76通常被配置成在低于玻璃转变温度和/或中间层36的熔点的温度下沉积导电材料60。在一个非限制性的实例中，中间层36的特定的熔融温度将大于200℃。然而，根据哪种热塑性材料用于制造中间层36，其它熔融温度是可能的。

在一些实施例中，cvd沉积76被配置用于特定材料的沉积量。例如，如图7进一步所示，cvd沉积76能够在中间层36的顶侧62和底侧64上沉积导电材料60的连续均匀的层。此外，在另一个实施例中，cvd沉积76能够被配置成沉积导电材料60的不均匀的连续层，使得导电材料60的厚度沿着中间层36的顶侧62和底侧64以不同的厚度沉积。在另一其它实施例中，导电材料60的均匀和不均匀连续层沿着中间层36的顶侧62和底侧64之一沉积。另外，在一些替代实施例中，需要较少量的导电材料60，使得不连续层(即，装饰表面)沿着中间层36的顶侧62和底侧64沉积。此外，在一些实施例中，导电材料60的不连续层被配置为使得其沉积在中间层36的顶侧62和底侧64之一上。

可替换地，cvd沉积76能够沿着中间层36的顶侧62和底侧64沉积多个不同的导电层60。在一些实施例中，多个不同的导电层60直接沉积在彼此的顶部上，因此形成导电材料60的叠层。例如，包括但不限于镍、铜、银或其它此类金属的多个金属层堆叠沿着中间层36的顶侧62和底侧64沉积。如上所述，cvd沉积76能够用于沿着中间层36的顶侧62和底侧64沉积多个不同的金属层。在一些实施例中，中间层36将通过cvd沉积76多次进料，每次通过沉积不同的金属层。此外，在一些实施例中，形成导电层60的多个不同金属可以沉积在中间层36的顶侧62和底侧64的两侧上、沉积在中间层36的顶侧62和底侧64中的一个上、沉积为连续均匀和/或不均匀厚度的导电材料层。可替换地，多个不同的金属被沉积以形成不连续均匀的和/或不均匀厚的导电材料层，然而，根据计划的中间层36的应用，其它的沉积变化是可能的。在一些实施例中，沉积多个不同的金属层以形成导电层60，以便改善中间层36的电表面性能，例如但不限于增加的导电性、改善的emi屏蔽和其它此类电性能。在一个非限制性示例中，不同金属层的沉积提供了更宽的电磁频谱，其被沿中间层36的顶侧62和底侧64沉积的导电层60衰减或以其它方式阻挡。

工业适用性

通常，上述公开内容在诸如运输、采矿、建筑、工业和发电机器和/或设备的各种应用中可用。具体地，所公开的包含改性的热塑性层的复合材料被应用于诸如飞机、运输机器、船舶、发电机等的交通工具和机器。通过上述新颖的教导，使用多个增强层34和中间层36制造复合层压结构50。此外，在一些实施例中，中间层36被修改以提供增强的电表面性能，例如但不限于增加的电导性、emi屏蔽改善、以及其他此类电性能。结果，在一些实施例中，具有增强的电表面性能的中间层36提供改进的复合层压结构50的电流或充电消散，同时还保持对复合层压结构50的改进的耐冲击性。

参考图8，继续参考图1至图7，示出了改性中间层36以赋予改进的电表面性能的示例性方法80。在方法80的第一框82中，中间层36由热塑性材料形成，热塑性材料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、聚亚苯基硫化物、聚芳醚酮、聚醚酮酮、聚醚醚酮、聚丙烯酰胺、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、聚酯多芳基酯(例如)。此外，在一些实施例中，中间层36配置成形成热塑性材料的非编织织物，然而，中间层36的其它配置是可能的。

在下一个框84中，中间层36被处理使得中间层36的顶侧62和底侧64被改性以产生多个键合或附接位点70。在一些实施例中，使用轰击中间层36的顶侧62和底侧64的大气压等离子体66改性中间层36或另外地处理。此外，在一个非限制性实例中，大气压等离子体66是大气压氧等离子体，并且使用电离氧气产生处理中间层36的表面的等离子体。在一些情况下，大气压氧等离子体有助于沿着中间层36的顶侧62和底侧62、64增加表面能，并且提供多个键合和附着位点70。在方法80的下一个框86中，导电层60沿中间层36的顶侧62和底侧64沉积。在一些实施例中，由大气压等离子体66产生的增加的表面能和多个键合和附着位点70增强了导电层60对中间层36的顶侧62和底侧64的粘附性。而且，在一些实施例中，将导电层60添加到中间层36提供改进的电表面性能，例如但不限于增加的导电性和改进的emi屏蔽。

继续参考图1至图8，图9示出了用于形成复合层压结构50的方法88，该复合层压结构50包含具有改进的电表面性能的中间层36。在第一框90中，处理中间层36以提供增强的和改进的电性能。在一个实施例中，中间层36的顶侧62和底侧64被处理以改善中间层36和沉积在中间层36的顶侧62和/或底侧64上的导电材料60之间的粘附性。在一些实施例中，在中间层36的处理之后，确定是否将导电材料60沉积在中间层36的顶侧62和底侧64中的一个或两者上。如果确定在顶侧62和底侧64两者上沉积导电材料60，然后在下一框92中，导电材料60随后沉积在中间层36的顶侧62和底侧64上。可替换地，如果确定仅在中间层的顶侧62和底侧64之一上沉积导电材料60，然后在下一框94中，导电材料60沿着中间层的顶侧62或底侧64沉积。

在导电材料60的沉积之后，在下一框96中，确定中间层36是否将用于预成型复合组件或其它类型的组件中。如果要制造预成型复合组件，则在下一框98中，一个或多个经处理的中间层36交替地设置在增强层34之间。在一些实施例中，处理的中间层36和增强层34被堆叠以形成位于预成型模具52上的复合材料32的叠层。在接下来的框100中，预成型模具52用诸如如树脂、环氧树脂或其它这种硬化材料的基质材料浸入。基质材料浸透中间层36和增强层34的每一层。此外，在下一框102中，一旦将复合材料32的叠层用基质材料浸入，预成型模具52放入真空室或其它压力容器中并被加热至基质材料的固化温度。基质材料将增强层34和中间层36键合以形成预成型复合层压结构50。此外，在固化期间，复合层压结构50被形成为支撑模具52的形状。在一些实施例中，将经处理的中间层36结合在复合层压结构50内，以提供改进的电性能和特性，例如增加的导电性、改进的emi屏蔽以及其它此类电性能。在一个非限制性实例中，具有经处理的中间层36的复合层压结构50能够消散由诸如但不限于雷击的充电或放电产生的任何电流或充电。

回到框96，如果未使用经处理的中间层36形成预成型复合材料，然后在框104中，进行准备工作以使用不同的制造工艺(例如预浸料复合组件)将经处理的中间层36结合至复合层压结构50中。在预浸料中，经处理的中间层36交替地设置在增强层34之间以构建复合材料32，并且复合材料浸入有基质材料，例如但不限于树脂、环氧树脂或其它硬化材料。可替换地，在一些实施例中，在用基质材料浸入中间层36和增强层34之前，中间层36熔融键合到增强层34。在熔融键合期间，中间层36在增强层34的每一侧展开。引入加热和加压使得中间层36和增强层34熔融、键合或以其它方式附着，使得中间层36和增强层34不要相对于彼此移动。

在接下来的框106中，将复合材料32布置在模具表面上并准备形成复合层压结构50。在下一框108中，将复合材料32和预浸渍模具置于真空下并加热至基质材料的固化温度，使得复合层压结构50形成为结合一个或多个经处理的中间层36。类似于在框102中形成的预成型复合组件，具有经处理的中间层36的预浸料复合组件提供具有改善的电性能(例如增加的导电性、改善的emi屏蔽和其它此类的电性能)的复合层压结构50。

此外，本公开包括根据以下项的实施例：

1.一种赋予中间层材料导电性的方法，该方法包括：

由至少一层热塑性纤维织物形成中间层材料；

使用大气压等离子体处理中间层材料的表面，使得中间层的表面经受表面活化；以及

在中间层材料的表面上沉积导电材料层，使得该导电材料层增加中间层材料的导电性。

2.根据项1所述的方法，其中，中间层材料的表面包括第一侧面和相对的第二侧面，其中，第一侧面和第二侧面均经受表面活化。

3.根据项1所述的方法，其中，表面活化包括用大气压氧等离子体处理中间层材料，使得在中间层材料的表面上产生增加的氧含量。

4.根据项1所述的方法，其中，导电材料层是沉积在中间层材料的表面上的金属层。

5.根据项4所述的方法，其中，金属层包括沉积在中间层材料的表面上的多个金属层。

6.根据项4所述的方法，其中，化学气相沉积将金属层沉积在中间层材料的表面上，其中，化学气相沉积在低于中间层材料的熔点的温度下进行。

7.根据项1所述的方法，其中，至少一层热塑性纤维织物包含至少两种不同类型的热塑性纤维。

8.一种制造包含具有导电性中间层的复合材料的方法，所述方法包括：

由中间层材料形成多个中间层，并使用大气压等离子体处理多个中间层的每个中间层，使得多个中间层的每个中间层的表面经受表面活化；

在多个中间层的每个中间层的表面上沉积导电层，使得导电层增加多个中间层的导电性；

由增强材料的纤维形成多个增强层；

在多个增强层之间交替设置每个在表面上具有导电层的多个中间层；

将多个增强层和多个中间层耦接在一起；以及

用基质材料浸入多个增强层和多个中间层，并固化基质材料，使得多个中间层的导电性提高复合材料的导电性。

9.根据项8所述的方法，其中，多个中间层的每个中间层的表面包括第一侧面和相对的第二侧面，其中，第一侧面和，第二侧面均经受表面活化。

10.根据项8所述的方法，其中，表面活化包括用大气压氧等离子体处理多个中间层的每个中间层，使得在多个中间层的每个中间层的表面上产生增加的氧含量。

11.根据项8所述的方法，其中，导电层是沉积在多个中间层的每个中间层的表面上的金属层。

12.根据项11所述的方法，其中，金属层包括沉积在多个中间层的每个中间层的表面上的多个金属层。

13.根据项11所述的方法，其中，化学气相沉积将金属层沉积在多个中间层的每个中间层的表面上，其中，化学气相沉积在低于多个中间层的每个中间层的熔点的温度下进行。

14.根据项8所述的方法，其中，多个中间层的每个中间层包括具有至少两种不同类型的热塑性纤维的热塑性纤维非编织织物层。

15.一种具有导电性的复合材料，所述复合材料包括：

多个中间层，每个中间层由热塑性纤维织物层形成；

所述多个中间层的每个中间层的表面，使用大气压等离子体处理，使得多个中间层的每个中间层的表面经受表面活化；

导电层，沉积在多个中间层的每个中间层的表面上，使得导电层增加多个中间层的每个中间层的导电性；

多个增强层，由增强材料的纤维形成，其中，在表面上具有导电层的多个中间层的每个中间层交替地设置在多个增强层之间，其中，多个增强层与多个中间层耦接在一起；以及

基质材料，被浸入到多个增强层和多个中间层中，其中，基质材料被固化，使得多个中间层中的每层的导电性提高复合材料的导电性。

16.根据项15所述的复合材料，其中，多个中间层包括第一侧面和相对的第二侧面，其中，第一侧面和所述第二侧面均经受表面活化。

17.根据项15所述的复合材料，其中，表面活化包括用大气压氧等离子体处理多个中间层的每个中间层，使得在多个中间层的每个中间层的表面上产生增加的氧含量。

18.根据项15所述的复合材料，其中，导电层包括沉积在多个中间层的每个中间层的表面上的至少一个金属层。

19.根据项18所述的复合材料，其中，化学气相沉积在多个中间层的每个中间层的表面上沉积至少一个金属层，其中，化学气相沉积在低于多个中间层中的每个中间层的熔点的温度下进行。

20.根据项15所述的复合材料，其中，多个中间层的每个中间层包括具有至少两种不同类型的热塑性纤维的热塑性纤维非编织织物层。

虽然已经针对某些特定实施例给出并提供了上述详细描述，但是应当理解，本公开的范围不应该限于这些实施例，而是简单地为实现和最佳模式目的提供相同的内容。本公开的宽度和精神比所具体公开的并包含在这里所附权利要求内的实施例更广泛。此外，虽然结合某些具体实施例描述了一些特征，但是这些特征并不限于仅与其描述的实施例一起使用，而是可以与另一实施例公开的其它特征一起使用或与其分开使用。