基于cnt的信号控制材料的制作方法

专利名称：基于cnt的信号控制材料的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及雷达吸收材料。
背景技术：
低可观察性的、或者秘密行动的技术被应用于例如航空器、船、潜水艇和导弹上， 以便使其对雷达、红外线、声纳和其他探测方法较不可见或者较不可观察。已为这种低可观察性应用开发了吸收诸如雷达范围的电磁频率的各种雷达吸收材料(RAM)。但是，目前使用的RAM具有一些缺点。例如，许多RAM不是低可观察性结构的表面的一体化部件。而是， RAM被施加作为低可观察性结构的表面上的涂层或者涂料，使其较重，并且易于磨损、碎裂和破坏。这种RAM的实例包括铁球涂料，其包含用羰基铁或者铁酸盐涂覆的微球。而且，因为这些涂层不是结构或者表面的一体化部件，它们需要结合至结构的表面。RAM的另一实例是充满碳的聚氨酯泡沫。以非常厚的层使用这种RAM。这种RAM 本质上固有地是不用于结构上的，以至于其对结构增加重量和体积，而不提供结构支撑。这些类型的泡沫RAM经常被切割成长的锥形。对于低频阻尼，从锥形结构的底部至顶端的距离常常是M英寸，而高频面板可短至3-4英寸。另一 RAM采取结合至低可观察性结构表面的掺杂的聚合物瓦片的形式。包括用例如炭黑或者铁颗粒掺杂的氯丁橡胶的这种瓦片易于分离，尤其在极端操作环境中，诸如极高或者极低的温度，和/或高的高度。最后，许多RAM在大约2GHz的长雷达波长波段中发挥不足。开发解决一个或者多个上述问题的可替代RAM是有益的。本发明满足该需求，并且也提供相关优势。发明概述在一些方面，本文公开的实施方式涉及雷达吸收复合材料，其包括置于基体材料的至少一部分中的并入(CNT)的纤维材料。该复合材料能够吸收在大约0. 10兆赫至大约 60千兆赫之间的频率范围内的雷达。并入CNT的纤维材料形成减小雷达反射率的第一层， 和驱散吸收的雷达能量的第二层。在一些方面，本文公开的实施方式涉及制造雷达吸收复合材料的方法，该复合材料包括置于基体材料的至少一部分中的并入(CNT)的纤维材料。该复合材料能够吸收在大约0. 10兆赫至大约60千兆赫之间的频率范围内的雷达。并入CNT的纤维材料形成减小雷达反射率的第一层，和驱散吸收的雷达能量的第二层。该方法包括以基体材料中并入CNT 的纤维材料的控制方向将并入CNT的纤维材料放置在基体材料的一部分中，并且固化基体材料。并入CNT的纤维材料的控制方向控制在其上并入的CNT的相对方向。在一些方面，本文公开的实施方式涉及包括复合材料的面板，该复合材料包括置于基体材料的至少一部分中的并入(CNT)的纤维材料。该复合材料能够吸收在大约0.10 兆赫至大约60千兆赫之间的频率范围内的雷达。并入CNT的纤维材料形成减小雷达反射率的第一层，和驱散吸收的雷达能量的第二层。该面板适合连接作为运输器或者导弹的结构元件，用于秘密行动应用中。在一些方面，本文公开的实施方式涉及运输器，其包括以面板形式的上述复合材料。并入在纤维材料上的CNT在复合材料中具有控制的方向。在一些方面，本文公开的实施方式涉及射弹(projectile)，其包括以面板形式的上述复合材料。并入在纤维材料上的CNT在复合材料中具有控制的方向。附图简述

图1显示通过连续的CVD方法在AS4碳纤维上生长的多层CNT (MWNT)的透射电子显微镜(TEM)图像。图2显示通过连续的CVD方法在AS4碳纤维上生长的双层CNT (DWNT)的TEM图像。图3显示从隔离涂层(barrier coating)内部生长的CNT的扫描电子显微镜 (SEM)图像，在隔离涂层处形成CNT的纳米颗粒催化剂被机械地并入至碳纤维材料表面。图4显示SEM图像，其显示在碳纤维材料上生长的CNT长度分布的一致性为大约 40微米的目标长度的20 %之内。图5显示SEM图像，其显示隔离涂层对CNT生长的影响。密集的、良好排列的CNT 生长在施加隔离涂层的位置，而在没有隔离涂层的位置不生长CNT。 图6显示碳纤维上的CNT的低放大率SEM，其显示在整个纤维中CNT密度的均勻性在大约10%之内。图7显示具有并入碳纳米管(CNT)的纤维材料的雷达吸收复合材料的横截面。图8显示适合于用作制品诸如面板上的雷达吸收材料涂层的并入碳纳米管的纤维丝束。图9显示施加在复合材料上以改进复合材料的雷达吸收特性的并入碳纳米管的纤维丝束涂层。图10显示并入碳纳米管的纤维的涂层系统的示意图。
图11显示根据本发明的例证性实施方式，生产并入CNT的碳纤维材料的方法。
图12显示在连续的方法中CNT如何可以并入碳纤维材料，以雷达吸收的热导性和电导性改进为目标。图13显示具有包括并入CNT的纤维材料的双层结构的示例性RAM面板的横截面。图14显示具有包括并入CNT的纤维材料的多层结构的示例性RAM面板的横截面。发明详述本发明部分地涉及是RAM的复合材料。本文公开的雷达吸收复合材料具有置于基体材料的一部分中的并入CNT的纤维材料。由于其高的纵横比、高的传导率，以及当被并入纤维材料时可调节具体的表面覆盖密度，CNT具有期望的电磁吸收性质。例如，在整个复合材料中的CNT能够吸收雷达并且作为热驱散吸收的能量。本发明的雷达吸收复合材料可以改进已经是低可观察表面的吸收特性。在一些实施方式中，并入CNT的纤维赋予电介质(对雷达绝缘(insolative)-透过)以及传导性(对雷达显著地反射)复合材料改进的信号控制，产生使用低重量、高强度复合材料的能力。由于其固有地差的信号控制能力，一些这种复合材料以前在应用上可能有局限性。本发明的雷达吸收复合材料可以提供吸收表面，其几乎在包括可见光区和各种雷达波段的电磁波谱的不同部分上都是黑体。并入在纤维上的CNT允许各层中具体CNT密度调节排列以产生雷达吸收结构。也就是，通过在材料的整个深度提供不同的CNT密度，可以实现雷达吸收能力。纤维材料是以阵列组织CNT的骨架，该阵列提供给整个复合材料在不同深度的适当CNT密度，以在一些层中提供内部反射，和在其它层中提供雷达吸收后驱散能量的有效渗透路径。仍有其他层可以提供内部反射和渗透路径的结合以驱散吸收的雷达能量。可以调节并入的CNT，以基于连续CNT并入方法在纤维材料上具有均勻的长度、密度和控制的方向。这样，如此获得的并入CNT的纤维被放置在复合材料结构中以使雷达吸收最大化。具体地，在复合材料的表面附近，CNT密度可以相对地低，形成具有类似于空气的介电常数或者接近于空气的折射率的材料，产生类似黑体的结构，其中雷达反射率被大大地最小化。也就是，为了抑制反射，物体的折射率可接近于空气的折射率。从菲涅尔定律， 使反射率最小化的该解决方案是明显的R= (n-n。) 7 (n+n0)2其中R是反射率，η是物体的折射率，和η。是空气的折射率。可以在本文下面叙述的连续方法中调节纤维材料上的CNT密度，以便并入CNT的纤维材料可被调节以表现出这样的CNT密度，使得复合材料结构中并入CNT的纤维的层中的折射率η接近于空气的折射
率η『通过依赖于吸收雷达的CNT，复合材料可以利用传导的或者绝缘的纤维材料和/ 或基体。而且，雷达吸收复合材料可被结合为低可观察的表面和/或整体结构的部件。在一些实施方式中，整体结构可作为RAM，消除例如与涂覆的RAM涂料相关的磨损、碎裂以及类似的问题。显著地，不同于聚氨酯类型的泡沫，本发明的RAM是结构性的，并且因此相对于其泡沫对应物可以获得充分的减少重量。在一些实施方式中，可以使用并入CNT的纤维材料作为涂层，同时由于使用的纤维材料的延伸长度，避免了与碎裂/磨损以及类似相关的问题。在本文下面进一步描述产生用于上述雷达吸收材料的并入CNT的纤维的制造方法。该方法适合于大规模的连续处理。在该方法中，直接在可缠绕维度的碳、玻璃、陶瓷或者类似的纤维材料诸如丝束或者粗纱上生长CNT。CNT生长的性质是这样的，以至于以可以在大约100纳米至大约500微米长之间调节的长度沉积浓密的森林，通过如下所述的各种因素控制长度。可以定向该森林，以便CNT垂直于纤维材料的每一个单独丝的表面，从而提供径向的覆盖。在一些实施方式中，可进一步处理CNT以提供平行于纤维材料的轴的方向。 所得的并入CNT的纤维材料可按制造状态卷绕，或者可被纺织成为织品，用于生产在低可观察结构中使用的雷达吸收复合材料。值得注意地，该连续的方法可以允许生产具有变化 CNT密度的并入CNT的部分。如在下面进一步解释，这容易允许制造多层结构，当组装该多层结构时其为整体雷达贡献了吸收能力。如在本文使用，术语“雷达吸收复合材料”指的是任何这样的复合材料，其至少具有置于基体材料中的并入CNT的纤维材料。本发明的雷达吸收复合材料具有三种组分， CNT、纤维材料和基体材料，这形成有组织的层次，其中CNT由并入了 CNT的纤维材料组织。并入CNT的纤维材料又由纤维材料置于其中的基体材料组织。根据指定层的深度以特定密度安排的CNT可以在探测应用中防止雷达反射和/或吸收与雷达发射源相关的电磁(EM) 辐射或者反射和/或吸收从物体反射的EM。吸收的雷达可被转化为热和/或电信号。如在本文使用，术语“雷达”指的是范围从大约0. 10兆赫至大约60千兆赫的雷达频率的任何普通波段。本发明的雷达吸收复合材料例如在L-到K-波段尤其有效，如在本文下面进一步描述。如在本文使用，术语“雷达吸收能力”指的是本发明的雷达吸收复合材料吸收任何雷达波段的电磁辐射的能力。如在本文使用，术语“纤维材料”指的是任何这样的材料，其具有纤维作为其基本结构成分。该术语包含纤维、丝、线、丝束、丝束、带材、织造的和非织造的织物、板片、垫、3D 织造结构以及类似物。如在本文使用，术语“可缠绕维度”指的是纤维材料具有至少一个长度不被限制的维度，允许材料储存在卷轴或者心轴上。“可缠绕维度”的纤维材料具有至少一个这样的维度，该维度指示使用分批或者连续处理进行CNT并入，如在本文所示。作为玻璃、碳、陶瓷和类似的产品，可以在商业上获得“可缠绕维度”的纤维材料。通过具有800的特(tex)值(1 特=lg/1, 000m)或者 620 码 /Ib 的 AS4 12k 碳纤维丝束(Grafil, Inc.，Sacramento, CA) 举例说明商业可得的可缠绕维度的示例性碳纤维材料。具体地，例如，可以以5、10、20、50 和1001b.(对具有高重量的卷轴，通常是3k/ll丝束)卷轴，获得商业的碳纤维丝束，尽管更大的卷轴可需要专门订购。本发明的方法容易以5至201b.卷轴操作，尽管更大的卷轴是可用的。而且，预处理操作可被结合，其将非常大的可缠绕长度例如1001b.或者更大分割成为易于处理的尺寸诸如两个501b卷轴。如在本文使用，术语“碳纳米管”(CNT，复数是CNTs)指的是许多富勒烯族碳的圆柱形同素异形体的任一种，包括单层碳纳米管(SWNT)、双层碳纳米管(DWNT)和多层碳纳米管(MWNT)。CNT可以被富勒烯类似结构封端或者是开口的。CNT包括包封其他材料的那些。如在本文使用，“长度一致”指的是在反应器中生长的CNT的长度。“一致的长度” 意味着CNT具有这样的长度，其公差是总CNT长度加减大约20%或者更少，因为CNT长度在大约1微米至大约500微米之间变化。在非常短的长度，诸如1-4微米，该误差可在从总 CNT长度的大约加减20%直到大约加减1微米之间的范围，即，稍微多于总CNT长度的大约 20%。在信号控制(雷达吸收)中，CNT的长度(以及覆盖的密度)可被用于调节雷达吸收，并且可被优化以便对于目标雷达波段吸收最大。如在本文使用，“分布一致”指的是碳纤维材料上CNT密度的一致性。“一致的分布”意味着在碳纤维材料上CNT具有这样的密度，其公差是大约加减10%覆盖率，覆盖率被定义为被CNT覆盖的纤维的表面积的百分率。对具有5层的Snm直径CNT，这相当于士 1500CNT/ μ m2。这个数字表现为CNT内部的空间是可填充的。如在本文使用，术语“并入的”意思是结合的，“并入”意思是结合的过程。这种结合可以包括直接共价结合、离子结合、η-η和/或范德华力-介导的(mediated)物理吸附。 例如，在一些实施方式中，CNT可被直接结合至碳纤维材料。结合可以是间接的，诸如通过隔离涂层和/或置于CNT和碳纤维材料之间的层间过渡金属纳米颗粒，CNT并入至碳纤维材料。在本文公开的并入CNT的碳纤维材料中，碳纳米管可被直接地或者间接地“并入”至碳纤维材料，如上所述。CNT被“并入”至碳纤维材料的具体方式被称作“结合基序(bonding motif)”。如在本文使用，术语“过渡金属”指的是周期表的d-块中的元素的任何元素或者合金。术语“过渡金属”也包括基本过渡金属元素的盐形式，诸如氧化物、碳化物、氮化物以及类似物。如在本文使用，术语“纳米颗粒”或者NP (复数是NPs)或者其语法等价物指的是尺寸在当量球形直径大约0. 1至大约100纳米之间的颗粒，尽管NPs形状不必是球形的。具体地，过渡金属NPs用作碳纤维材料上CNT生长的催化剂。如在本文使用，术语“上浆剂(sizing agent) ”、“纤维上浆剂”或者仅“上浆”共同指的是在碳纤维的制造中使用的材料，作为涂层以保护碳纤维的完整性、提供复合材料中碳纤维和基体材料之间的增强的界面相互作用、和/或改变和/或增强碳纤维的特定物理性质。在一些实施方式中，并入至碳纤维材料的CNT表现为上浆剂。如在本文使用，术语“基体材料”指的是体相材料，其可用于在特定的方向包括随机方向组织上浆的并入CNT的纤维材料。通过对基体材料赋予并入CNT的纤维材料的物理和/或化学性质的一些方面，基体材料可以受益于并入CNT的纤维材料的存在。在雷达吸收应用中，基体材料连同纤维材料提供控制的CNT密度和控制的CNT方向。仅通过松散的 CNTs与基体的简单混合，这种控制远难达到。沿着并入CNT的纤维材料更大程度控制密度提供形成阻止雷达反射的层以及提供驱散吸收的雷达能量的渗透路径的层的方法。本发明的RAM在较低的板层比表面处典型地具有更高的CNT密度。如在本文使用，术语“材料停留时间(residence time) ”指的是时间的量，在本文叙述的CNT并入过程期间沿可缠绕维度的纤维材料被暴露于CNT生长条件的不连续的点。 该定义包括当使用多个CNT生长室时的停留时间。如在本文使用，术语“线速度”指的是可缠绕维度的纤维材料可被供给经过在本文叙述的CNT并入方法的速度，其中线速度是CNT室(一个或多个)长度除以材料停留时间所确定的速度。在一些实施方式中，本发明提供雷达吸收复合材料，其包括置于基体材料的至少一部分中的并入(CNT)的纤维材料。该复合材料能够吸收在大约0. IMHz至大约60GHz之间频率范围内的雷达。1.并入CNT的纤维材料可以层叠在复合材料中以形成减小雷达反射率也就是透过入射雷达的第一层，和驱散吸收的雷达能量的第二层。第一层可以具有利用四分之一波长规则优化内部反射的厚度。通过至少两种机制，第二层可以帮助驱散能量。 射入的雷达可被吸收，部分地吸收，以及能量被转化为电或者热能。射入的雷达也可被向后反射至内部反射性的第一层，使得雷达能量作为热被驱散。在一些实施方式中，本发明的复合材料可以包括第一层和第二层之间的多个另外的层。这些中间层可被提供为从第一层向下至第二层在并入CNT的纤维材料上增加CNT密度的阶式梯度。在其他实施方式中，这些中间层可被提供为从第一层向下至第二层在并入 CNT的纤维材料上增加CNT密度的连续梯度。在一些实施方式中，第一层和第二层可以是独立的并入CNT的纤维材料。那是独立长度的两个连续的纤维材料。这提供纤维材料可能组成的多样性。例如，在一些实施方式中，第一层可以包括并入CNT的玻璃纤维材料，然而在其他实施方式中，第二层可以包括并入CNT的碳纤维材料。复合材料结构的最内层可以受益于利用具有其本身传导性质的纤维材料。这可以帮助驱散吸收的雷达能量。本领域技术人员将了解，在涉及信号控制的雷达吸收的应用中，制造吸收和/或透过雷达的材料同时避免雷达在物体表面处反射是期望的。从机械观点，雷达吸收应用受益于并入CNT的纤维材料的存在提供的吸收性质和在较低的CNT密度下使雷达反射率最小化的能力。雷达吸收复合材料包括并入CNT的纤维材料，典型地通过在“连续的”或者“可缠绕的”长度的纤维材料诸如丝束、粗纱、织物或者类似物上并入CNT构造该纤维材料。雷达吸收能力可以取决于例如CNT长度、CNT密度和CNT方向变化。制造并入CNT的纤维材料的方法允许构造具有良好吸收能力的雷达吸收复合材料。在本文下述的CNT生长方法中控制纤维材料上的CNT长度和方向。通过使并入CNT的纤维定向的复合材料制造方法，又控制CNT在复合材料中的相对方向。可以构造本发明的雷达吸收复合材料以吸收一个或者多个雷达波段。在一些实施方式中，可以提供并入CNT的纤维的单一可缠绕长度，其沿着单一可缠绕长度的不同部分具有不同的CNT长度和方向，以便使不同雷达频率波段的吸收最大化。可选地，可以将具有不同CNT长度和/或方向的多个可缠绕长度的纤维材料放置在复合材料中用于同样的效果。任一个策略在复合材料中提供具有不同的雷达吸收性质的层。CNT的多个方向也允许雷达吸收复合材料吸收来自多个雷达源的以不同入射角射在复合材料上的电磁辐射。复合材料的第二或者最内层中CNT的密集堆积可以提供渗透路径以有效地驱散吸收的雷达电磁辐射的能量。不被理论束缚，这可能是CNT与CNT点接触或者CNT与CNT 相互交叉(interdigitation)的结果，如图7-9中示例的。在一些实施方式中，在CNT中吸收的雷达能量可被转变为电信号，该电信号可与计算机系统结合，以调节结合了雷达吸收复合材料的制品如面板的方向，以例如在探测应用中响应于雷达发射源或者在反射的EM 波中使雷达吸收最大化。第二或者最内层也可以在内部反射雷达并且作为热驱散能量。在一些实施方式中，雷达吸收复合材料被提供为用于秘密行动应用的整个制品或者结构的整体部件。在其他实施方式中，雷达吸收材料可被提供在全部复合材料结构的一部分中。例如复合材料结构可具有结合了并入CNT的纤维材料以吸收雷达的表面“皮肤”。 在其他实施方式中，雷达吸收复合材料可作为涂层——例如作为切断的纤维混合在涂层基体中——被施加在另一复合材料或者其他制品的已经存在的表面上。在这种实施方式中， 涂层采用长长度的纤维材料，其帮助防止如常规的涂层可能发生的碎裂以及类似现象。而且，当被施加作为涂层时，雷达透过的外涂层可被用于进一步保护雷达吸收复合材料。同样地当被用作“涂层”时，并入CNT的纤维复合材料的基体可以与全部结构的体相基体严密地匹配或者一样，以提供优异的结合。提供雷达吸收复合材料的并入CNT的纤维材料，其中CNT基本上长度相同。这为整个复合材料产品在大部分提供了可靠的吸收性质。在本文描述的用于生产并入CNT的纤维材料的连续方法中，可以调节纤维材料在CNT生长室中的停留时间以控制CNT生长，并且最终控制CNT长度。这提供了控制生长的CNT特定性质的方法。通过调节碳原料和载气流速和反应温度，也可控制CNT长度。通过控制例如用于制备CNT的催化剂的大小，可以获得 CNT性质的另外控制。例如，Inm过渡金属纳米颗粒催化剂可被用于特别提供SWNT。更大的催化剂用于主要制备MWNT。另外，使用的CNT生长方法可用于提供这样的并入CNT的纤维材料，其具有在纤维材料上均勻地分布的CNT，同时避免了 CNT的成束和/或聚集，CNT的成束和/或聚集可能发生在预形成的CNT悬浮或者分散在溶剂溶液中并且用手施加于纤维材料的方法中。这种聚集的CNT趋于微弱地粘附于纤维材料，并且微弱地表达特有的CNT性质，如果存在的话。 在一些实施方式中，最大分布密度，其表示为覆盖百分率，即，覆盖纤维的表面积，可以高达大约55%——假设为具有5层的大约Snm直径CNT。通过将CNT内部的空间考虑为“可填充”的空间，计算该覆盖率。通过改变催化剂在表面上的分散以及控制气体组成和工艺速度，不同的分布/密度值可被实现。典型地，对于给定的参数组，在纤维表面上大约10%之内的覆盖百分率可被实现。更高的密度和更短的CNT对改进机械性质是有用的，而具有更低密度的更长的CNT对改进热和电性质以及雷达吸收是有用的，尽管增加的密度仍是有利的。当生长更长的CNT时，更低的密度可以产生。这可以是引起更低催化剂颗粒产率的更高温度和更快生长的结果。可用于并入至纤维材料的CNT包括单层CNT、双层CNT、多层CNT及其混合物。使用的精确的CNT取决于雷达吸收复合材料的最终用途应用。除雷达吸收之外，CNT也可用于热导和/或电导应用。在一些实施方式中，并入的碳纳米管是单层纳米管。在一些实施方式中，并入的碳纳米管是多层纳米管。在一些实施方式中，并入的碳纳米管是单层和多层纳米管的结合。在单层和多层纳米管的特有性质中存在一些差异，对纤维的一些最终用途， 该差异决定一种类型或者另一类型的纳米管的合成。例如，单层纳米管可以是半导体的或者金属的，而多层纳米管是金属的。因此，如果吸收的雷达要被转化为例如可以与计算机系统结合的电信号，控制CNT类型是可能期望的。CNT使其特有性质诸如机械强度、低至中等的电阻率、高的热导率、以及类似性质赋予了并入CNT的纤维材料。例如，在一些实施方式中，并入碳纳米管的碳纤维材料的电阻率低于母体碳纤维材料的电阻率。更一般地，所得并入CNT的纤维表现这些特性的程度可以是碳纤维被碳纳米管覆盖的程度和密度的函数。这些性质也可被传递至它们被结合至其中的整个雷达吸收复合材料。任何数量的纤维表面积，纤维的0-55%，可被覆盖——假设为 Snm直径、5-层MWNT (再一次，该计算认为CNT内的空间是可填充的)。该数字对于更小直径的CNT更低，对于更大直径的CNT更大。55%表面积覆盖率等于大约15，000CNT/微米2。 以取决于CNT长度的方式，可将进一步的CNT性质赋予碳纤维材料。并入的CNT长度可在如下范围变化从大约1微米至大约500微米，包括1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、6 微米、7微米、8微米、9微米、10微米、15微米、20微米、25微米、30微米、35微米、40微米、 45微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米、100微米、150微米、200微米、250微米、 300微米、350微米、400微米、450微米、500微米、以及其间的所有值。CNT长度也可小于大约1微米，例如包括大约100纳米。CNT也可大于500微米，包括例如510微米、520微米、 550微米、600微米、700微米以及其间的所有值。对雷达吸收应用，CNT可以变化长度在从大约5至大约250微米之间。本发明的雷达吸收复合材料可以结合具有长度从大约100纳米至大约10微米的 CNT。这种CNT长度在提高剪切强度的应用中可以是有用的。CNT也可具有从大约5至大约70微米的长度。如果在纤维方向排列CNT，这种CNT长度在提高拉伸强度的应用中可以是有用的。CNT也可具有从大约10微米至大约100微米的长度。这种CNT长度对提高电/ 热性质以及机械性质可以是有用的。本发明中使用的方法也可提供具有长度从大约100微米至大约500微米的CNT，其可以有益于提高电和热性质。由具有上述CNT长度的多种材料组成的复合材料有益于雷达吸收。因此，并入CNT的纤维材料是多功能的并且可以增强整体雷达吸收复合材料的许多其他性质。在一些实施方式中，包括可缠绕长度的并入CNT的纤维材料的复合材料可具有各种均勻区域，其具有不同长度的CNT。例如，可以期望的是具有并入CNT的碳纤维材料的第一部分，其具有均勻地更短的CNT长度以增强剪切强度性质，以及相同可缠绕材料的第二部分，其具有均勻更长的CNT长度以增强雷达吸收性质。例如，如上所述在并入CNT的纤维材料中，通过为至少一部分雷达吸收复合材料提供更短的CNT可以实现机械增强。复合材料可以采取皮肤的形式，该皮肤在雷达吸收复合材料的表面具有更长的CNT用于雷达吸收，和更短的CNT被置于表面以下用于机械增强。通过调节碳原料和惰性气体流速以及改变线速度和生长温度，容易实现CNT长度的控制。这可以改变同一可缠绕长度的纤维材料的不同部分的CNT长度，或者可使用不同线轴并且在复合材料结构的适当部分中结合不同的线轴。本发明的雷达吸收复合材料包括与并入CNT的纤维材料形成复合材料的基体材料。这种基体材料可以包括，例如环氧树脂、聚酯、乙烯基酯、聚醚酰亚胺、聚醚酮酮 (polyetherketoneketone)、聚邻苯二酰胺、聚醚酮、聚醚醚酮、聚酰亚胺、酚醛树脂、和双马来酰亚胺。在本发明中有用的基体材料可以包括已知基体材料的任何一种(见Mel M. Schwartz, Composite Materials Handbook(2d ed.1992))。更一般地,基体材料可以包括树脂(聚合物)——热固性的和热塑性的、金属、陶瓷和水泥。可用作基体材料的热固性树脂包括邻苯二甲酸/马来酸(maelic)型聚酯、乙烯基酯、环氧树脂、酚醛树脂、氰酸酯、双马来酰亚胺和内亚甲基四氢化邻苯二甲酸封端的聚酰亚胺(例如，PMR-15)。热塑性树脂包括聚砜、聚酰胺、聚碳酸酯、聚苯醚、聚硫醚、聚醚醚酮、 聚醚砜、聚酰胺-酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺、多芳基化合物和液晶聚酯。可用作基体材料的金属包括铝的合金，诸如铝6061、20M和713铝黄铜 (aluminium braze)。可用作基体材料的陶瓷包括碳陶瓷诸如硅铝酸锂、氧化物诸如氧化铝和富铝红柱石、氮化物诸如氮化硅和碳化物诸如碳化硅。可用作基体材料的水泥包括金属碳化物(carbide base cermets)(碳化钨、碳化铬和碳化钛)、耐火水泥(钨-氧化钍和钡-碳酸盐-镍)、铬-氧化铝、镍-氧化镁、铁-碳化锆。上述基体材料的任何一种可被单独或者结合地使用。陶瓷或者金属基体复合材料可被用于高温应用中，诸如可受益于信号控制材料的推力矢量表面(thrust vectoring surface)。在一些实施方式中，雷达吸收复合材料可进一步包括多个过渡金属纳米颗粒。这些过渡金属纳米颗粒在一些实施方式中可以以CNT生长过程的潜催化剂存在。不被理论束缚，用作CNT形成催化剂的过渡金属NP通过形成CNT生长种子结构可以催化CNT生长。 CNT形成催化剂可以保持在纤维材料的底部，由隔离涂层(见下)锁定，如果存在隔离涂层的话，并且被并入至纤维材料的表面。在这种情况下，通过过渡金属纳米颗粒催化剂首先形成的种子结构足够用于继续的非催化的接种CNT生长，而不使催化剂沿CNT生长的前沿移动，如在本领域中通常观察到的。在这种情况下，NP作为CNT与纤维材料的连接点。隔离涂层的存在也可导致CNT并入的进一步间接结合基序。例如，CNT形成催化剂可被锁定在隔离涂层中，如上所述，但是不与纤维材料表面接触。在这种情况下，具有放置在CNT形成催化剂和纤维材料之间的隔离涂层的堆叠结构形成。在任一情况中，形成的CNT被并入至纤维材料。在一些实施方式中，一些隔离涂层允许CNT生长催化剂跟随生长的纳米管的前沿。在这样的情况中，这可导致CNT与纤维材料，或者任选地与隔离涂层的直接结合。不管在碳纳米管和纤维材料之间形成的实际结合基序的性质如何，并入的CNT是坚固的并且允许并入CNT的纤维材料表现出碳纳米管性质和/或特性。当没有隔离涂层时，潜在的CNT生长颗粒可出现在碳纳米管的底部、在纳米管的末端、其间的任何位置，及其混合。此外，CNT并入至纤维材料可以是直接的或者通过引入的过渡金属纳米颗粒是间接的。在一些实施方式中，CNT生长潜催化剂包括铁纳米颗粒。这些可以是变化的氧化态，包括例如零价铁、铁(II)、铁(III)及其混合物。来自CNT生长的潜在铁基纳米颗粒的存在可以进一步有助于整体复合材料的雷达吸收性质。在一些实施方式中，在生长之后，可将并入CNT的纤维通过铁、铁酸盐或者铁基纳米颗粒溶液。CNT可以吸收大量的铁纳米颗粒，这可以进一步帮助信号控制。因此，该额外的处理步骤通过类似于铁球涂料的机理提供补充的铁纳米颗粒，用于提高雷达吸收。本发明的雷达吸收复合材料可以吸收整个雷达频率波段的全部波谱的雷达。在一些实施方式中，复合材料可以吸收高频雷达。高频(HF)雷达波段具有在大约3至大约 30MHz (IO-IOOm)之间的范围内的频率。该雷达波段可用于海岸雷达和超视距雷达(OTH)雷达应用中。在一些实施方式中，复合材料可以吸收P波段中的雷达。这包括低于大约300MHz 的雷达频率。在一些实施方式中，复合材料可以吸收非常高的频率波段(VHF)中的雷达。 VHF雷达波段具有在大约30至大约330MHz之间范围内的频率。VHF波段在非常长范围的应用包括穿地应用中是有用的。在一些实施方式中，复合材料可以吸收在超高频(UHF)波段的雷达。UHF波段包括在大约300至大约1000MHz之间范围内的频率。UHF波段的应用包括非常长范围的应用，诸如弹道导弹预警系统、穿地和穿透叶簇应用。在一些实施方式中，复合材料可以吸收长(L)波段中的雷达。L波段包括在大约1至大约2GHz之间范围内的频率。L波段在包括例如空中交通控制和监视的远程应用中可以是有用的。在一些实施方式中，复合材料可以吸收在短(S)-波段中的雷达。S波段包括从大约2至大约4GHz之间范围内的频率。S波段在诸如枢纽空中交通控制、远程天气和航海雷达的应用中可以是有用的。在一些实施方式中，复合材料可以吸收C-波段中的雷达，该波段具有在从大约4至大约8GHz之间范围内的频率。C-波段已被用于卫星应答机和天气应用中。在一些实施方式中，复合材料可以吸收X-波段中的雷达，该波段具有频率在从大约8至大约12GHz之间的范围内的频率。χ-波段在诸如导弹制导、航海雷达、天气、中分辨率测绘和地面监视的应用中是有用的。在一些实施方式中，复合材料可以吸收K-波段中的雷达，该波段包括在从大约12至大约18GHz之间范围内的频率。K-波段可被气象学家用于探测云，以及被警察使用以利用K-波段雷达枪探测超速行驶者。在一些实施方式中，复合材料吸收Ka-波段中的雷达，该波段包括在从M至大约40GHz之间的频率。Ka-波段可被用于光雷达中，诸如用于触发交通信号处的照相机的那些。在一些实施方式中，复合材料吸收毫米(mm)波段中的雷达，该波段广泛地在大约 40至大约300GHz之间。mm-波段包括在从大约40至大约60GHz之间的Q-波段，该波段用于军事通讯；在从大约50至大约75GHz之间的V-波段，该波段被大气氧强烈地吸收；在从大约60至大约90GHz之间的E-波段；在从大约75至大约IlOGHz之间的W-波段，该波段被用作实验自动车辆的视觉传感器、高分辨率气象观察和成像；以及在从大约1. 6至大约10. 5GHz之间的UWB-波段，该波段被用于穿墙雷达和成像系统。在一些实施方式中，复合材料包括雷达吸收复合材料的按重量计大约至按重量计大约5%之间范围内存在的CNT。在一些实施方式中，CNT载荷量可以为雷达吸收复合材料的按重量计大约至大约20%之间。在一些实施方式中，雷达吸收复合材料中的CNT载荷量可以是雷达吸收复合材料的按重量计1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、 9%,10%,11%>12%,13%,14%,15%,16%,17%,18%,19% Ρ 20%，包括这些值中间的任何分数。雷达吸收复合材料中的CNT载荷量也可小于1%，包括例如在大约0. 001%至大约之间。雷达吸收复合材料中的CNT载荷量也可高于20%，包括例如25%、30%、40% 等等至大约60%以及其间的所有值。在一些实施方式中，雷达吸收复合材料包括并入碳纳米管(CNT)的碳纤维材料。 并入CNT的碳纤维材料可以包括可缠绕维度的碳纤维材料、围绕碳纤维材料共形地放置的隔离涂层、和并入至碳纤维材料的碳纳米管(CNT)。CNT至碳纤维材料的并入可以包括各 CNT至碳纤维材料的直接结合或者通过过渡金属NP、隔离涂层或者二者间接结合的结合基序。本发明的并入CNT的碳纤维材料可以包括隔离涂层。隔离涂层可以包括例如烷氧基硅烷、甲基硅氧烷、铝氧烷(alumoxane)、氧化铝纳米颗粒、旋涂玻璃(spin on glass)和玻璃纳米颗粒。CNT形成催化剂可被加入未固化的隔离涂层材料并且然后被一起施加于碳纤维材料。在其他实施方式中，在CNT形成催化剂的沉积之前，隔离涂层材料可被加入碳纤维材料。隔离涂层材料的厚度可以足够薄以允许CNT形成催化剂暴露于碳原料，以便随后的CVD生长。在一些实施方式中，该厚度小于或者大约等于CNT形成催化剂的有效直径。在一些实施方式中，隔离涂层的厚度可以在大约IOnm至大约IOOnm之间的范围。隔离涂层也可小于 1 Onm,包括 1 nm、2nm、3nm、4nm、5nm、6nm、7nm、8nm、9nm、1 Onm、禾口其间任何值。不被理论束缚，隔离涂层可用作碳纤维材料和CNT之间的中间层，并且可以提供 CNT至碳纤维材料的机械并入。这种机械并入还提供坚固的系统，其中碳纤维材料用作组织 CNT的平台，而仍将CNT的性质赋予碳纤维材料。而且，包括隔离涂层的好处是其提供直接保护，使碳纤维材料免受由于暴露于湿气引起的化学损害和/或由于在用于促进CNT生长的温度下加热碳纤维材料引起的任何热损害。当在碳纤维材料上生长CNT时，可存在于反应室中的高温和/或任何残留的氧气和/或湿气可以破坏碳纤维材料。而且，通过与CNT形成催化剂本身的反应，纤维材料本身可被破坏。即在用于CNT合成的反应温度，碳纤维材料可表现为催化剂的碳原料。这种过量的碳可以扰乱碳原料气的受控制引入，并且甚至通过使其过载碳，可以用于使催化剂中毒。本发明中使用的隔离涂层被设计来促进碳纤维材料上的CNT合成。不被理论束缚，涂层可以提供热降解的绝热层和/或可以是物理的隔层，以防止碳纤维材料暴露于高温下的环境。可选地或者另外地，其可将CNT形成催化剂和碳纤维材料之间的表面积接触最小化， 和/或其可减小在CNT生长温度下碳纤维材料暴露于CNT形成催化剂。有三种类型的基于用于产生纤维的前驱体分类的碳纤维，其任何一种可被用于本发明人造纤维、聚丙烯腈(PAN)和浙青。来自是纤维素材料的人造纤维前驱体的碳纤维具有在大约20%的相对低的碳含量并且该纤维趋于具有低的强度和刚性。聚丙烯腈(PAN)前驱体提供碳含量大约55%的碳纤维。基于PAN前驱体的碳纤维一般地比基于其他碳纤维前驱体的碳纤维具有更高的拉伸强度，这是由于表面缺陷最少。基于石油浙青、煤焦油和聚氯乙烯的浙青前驱体也可被用于生产碳纤维。尽管浙青成本相对低并且碳产率高，但在给定的批次中可能有不均勻的问题。在一些实施方式中，并入CNT的纤维材料包括玻璃纤维材料。如上所述，并入CNT 的玻璃纤维材料不必结合隔离涂层，尽管可以任选地使用。在玻璃纤维材料中使用的玻璃类型可以是任何类型，包括例如，E-玻璃、A-玻璃、E-CR-玻璃、C-玻璃、D-玻璃、R-玻璃和 S-玻璃。E-玻璃包括具有按重量计少于的碱性氧化物的铝硼硅酸盐玻璃，并且主要用于玻璃增强的塑料。A-玻璃包括具有少量或者没有氧化硼的碱石灰玻璃。E-CR-玻璃包括具有按重量计少于的碱性氧化物的铝石灰硅酸盐，并且具有高的耐酸性。C-玻璃包括具有高的氧化硼含量的碱石灰玻璃，并且用于例如玻璃定长纤维。D-玻璃包括硼硅酸盐玻璃，并且具有高的介电常数。R-玻璃包括硅铝酸盐玻璃，其没有MgO和CaO，并且具有高的机械强度。S-玻璃包括硅铝酸盐玻璃，其没有CaO但有高的MgO含量，并且具有高的拉伸强度。这些玻璃类型中的一种或者多种可被加工入上述的玻璃纤维材料。在具体的实施方式中，玻璃是E-玻璃。在其他实施方式中，玻璃是S-玻璃。在一些实施方式中，如果并入CNT的纤维材料包括陶瓷纤维材料，如玻璃一样，当使用陶瓷纤维材料时隔离涂层的使用是任选的。在陶瓷纤维材料中使用的陶瓷类型可以是任何类型，包括例如，氧化物诸如氧化铝和氧化锆，碳化物诸如碳化硼、碳化硅和碳化钨，以及氮化物诸如氮化硼和氮化硅。其他陶瓷纤维材料包括例如硼化物和硅化物。陶瓷纤维也可以包括玄武岩纤维材料。陶瓷纤维材料可以存在为具有其他纤维类型的复合材料。例如， 找到也结合玻璃纤维的类似织物的陶瓷纤维材料是常见的。并入CNT的纤维材料可以包括基于丝、纺线、丝束、带材、纤维-编织物、织造织物、 非织造纤维垫、纤维板片和其他3D织造结构的纤维材料。丝包括具有直径在大约1微米至大约100微米范围尺寸的高纵横比纤维。纤维丝束一般是紧密连接的丝束，并且通常被扭曲在一起以产生纺线。纺线包括严密连接的扭曲丝的束。纺线中每一个丝直径是相对均勻的。纺线具有由其‘特’或者旦描述的不同重量，‘特’表示为1000线性米的重量克数，旦表示为10，000 码的重量磅数，典型的特范围通常在大约200特至大约2000特之间，尽管该值取决于使用的精确的纤维材料。丝束包括松散连接的未扭曲丝的束。如在纺线中一样，丝束中的丝直径一般是均勻的。丝束也具有不同的重量，并且特范围通常在200特和2000特之间。通常其特征在于丝束中数以千计的丝，例如1 丝束、24K丝束、48K丝束等等。再一次，这些值取决于使用的纤维材料的类型而变化。带材是可被组装为织物或者可以表现非织造的平压丝束的材料。带材的宽度可变化并且一般是类似于带的两面结构。本发明的方法可适于并入CNT在带材的一个或者两个面。并入CNT的带材可以类似于平基底表面上的“地毯”或者“森林”。再一次，可以以连续的模式进行本发明的方法以使带材卷功能化。
纤维-编织物表示密集压紧的碳纤维的类似绳索的结构。例如，这种结构可由纺线组装。编织的结构可以包括中空的部分，或者可以绕另一核心材料组装编织的结构。在一些实施方式中，许多主要的纤维材料结构可被组织为织物或者类似薄片的结构。除上述的带材之外，这些还包括例如织造的织物、非织造的纤维垫和纤维板片。由母体丝束、纺线、丝或者类似物可组装这种更高度有序的结构，其中CNT已经并入母体纤维中。 可选地，这种结构可用作本文描述的CNT并入方法的基底。图1-6表示在通过本文描述的方法制备的碳纤维材料上制备的CNT的TEM和SEM 图像。在下面和在实施例I-III中进一步详细描述制备这些材料的程序。这些图和程序举例说明用于碳纤维材料的方法，但是，本领域技术人员将认识到其他纤维材料诸如玻璃或者陶瓷可被使用，而不显著地偏离这些方法。图1和2分别表示多层和双层碳纳米管的TEM 图像，它们在连续的方法中在AS4碳纤维上制备。图3表示在CNT形成纳米颗粒催化剂被机械地并入至碳纤维材料表面之后，从隔离涂层内生长的CNT的扫描电子显微镜(SEM)图像。 图4显示SEM图像，其表明在碳纤维材料上生长的CNT长度分布的一致性，在大约40微米的目标长度的20%之内。图5显示SEM图像，其表明了隔离涂层对CNT生长的影响。密集的、良好排列的CNT生长在施加隔离涂层的位置，并且在没有隔离涂层的位置不生长CNT。 图6显示碳纤维上的CNT的低放大率SEM，其表明纤维上CNT密度的均勻性在大约10%之内。现在参考图7，根据本发明的一些实施方式，示意性地图解复合材料100的横截面视图。复合材料100适合于制作结构，例如航空器元件，其具有期望的雷达吸收特性。复合材料100包括多个纤维或者丝110，诸如在丝束或者粗纱中，其可存在于基体140中。将碳纳米管120并入纤维110。在示例性实施方式中，纤维110可以是玻璃(例如，E-玻璃、S-玻璃、D-玻璃)纤维。在另一实施方式中，纤维110可以是碳(石墨)纤维。其他纤维诸如聚酰胺(芳族的聚酰胺、芳族聚酰胺(Aramid))(例如，芳纶四(Kevlar 29)和芳纶49 (Kevlar 49))、金属纤维(例如，钢、铝、钼、钽、钛、铜、和钨)、一碳化钨、陶瓷纤维、金属陶瓷纤维(例如，铝-二氧化硅)、纤维素纤维、聚酯、石英和碳化硅也可被使用。本文关于碳纤维描述的 CNT合成方法可被用于任何纤维类型上的CNT合成。在一些实施方式中，在施加催化剂颗粒至其上之前，可以以适当的隔离涂层涂覆金属纤维，以防止催化剂颗粒和金属纤维之间不期望的化学反应诸如合金化。因此，当采用金属纤维材料时，该方法可以类似于用于碳纤维材料的方法。同样地，热敏芳族聚酰胺纤维也可采用隔离涂层以保护纤维材料不受在CNT 生长期间使用的典型温度的影响。在示例性实施方式中，可以从纤维110的外表面大体垂直地生长碳纳米管120，从而为每一个单独的纤维110提供放射状的覆盖。可以在原位在纤维110上生长碳纳米管 120。例如，玻璃纤维110可被供给经过保持在大约500°C至750°C的给定温度下的生长室。 然后可将含碳原料气引入至生长室，在催化剂纳米颗粒的存在下，其中碳基团分解并且引发玻璃纤维上碳纳米管的形成。图13表示根据本发明示例性的RAM面板1300。RAM面板1300代表基于并入CNT 的纤维的雷达吸收材料的横截面。第一层1310与进入的EM波(雷达)接触并且具有类似于空气的介电常数。在一些实施方式中第一层1310可以是玻璃纤维复合材料。第一层 1310的厚度是这样的尺寸，以便于利用四分之一波长规则给定的第二层1320的折射率，该第二层被大量载荷并入CNT的纤维材料。-60%的CNT量可以在该结构中作为目标，这取决于感兴趣的具体EM频率和期望的最终折射率。高的CNT含量提供高介电常数、更具传导性的材料，其反射进入的EM波。用适当地上浆的第一层1310，这些反射的波将在内部反射并且作为热驱散。图14表示另一示例性RAM面板1400。RAM面板1400代表多层的基于并入CNT的纤维的雷达吸收材料的横截面。这种实施方式在每一个连续的层中使用变化量的CNT，以利用一个面板结构引起多种频率的内部反射和EM波(雷达)驱散。RAM面板1400具有暴露于入射EM波的第一层1410、中间层1420和第二层1430。中间层1420可存在为从第一层至第二层具有增加的CNT含量的任何数量的多个中间层，对本领域技术人员是显然的。以该方式继续，第一层1410具有类似于空气的介电常数以允许波传播。结果，该材料在复合材料结构中具有按重量计0-1% CNT之间的低％ CNT。第一层1410被上浆，以便其厚度利用全内反射的四分之一波长理论，这取决于EM波的进入频率和中间层1420的折射率。中间层1420由复合材料中的0. 1-5%的CNT重量％组成，并且被类似地上浆，这取决于第二层 1430或者使用的任何连续中间层的折射特性以及感兴趣的频率。第二层1430由1-60%之间的最高重量％的CNT组成，并且类似于第一层和中间层被上浆。第二层1430典型地最大地载荷CNT以提供最大反射性的表面。在一些实施方式中，以连续的密度梯度沿着纤维将CNT并入纤维材料上。这种实施方式类似于图14中所示的实施方式。连续梯度RAM结构在纤维材料上使用连续变化量的CNT，以便所得缠绕结构在特定的深度包含调节的和一致变化量的CNT，目标是更加均勻地在整个感兴趣的波谱吸收和内部反射EM波。连续变化的结构可以提供在整个宽波谱形成高效的雷达吸收材料而不是以特定峰为目标的RAM的能力。通过如图14中所述的层状排列使这成为可能。在一种构造中，为产生复合材料100，并入CNT的纤维110被传递至树脂浴。在另一构造中，可由并入CNT的纤维110纺织织物，并且织物随后被传递至树脂浴。树脂浴可以包含用于生产包括并入CNT的纤维110和基体140的复合材料100的任何树脂。在一种构造中，基体140可以采取环氧树脂基体的形式。在另一构造中，基体140可以是通用聚酯(诸如邻苯二甲酸聚酯)、改进的聚酯(诸如间苯二甲酸聚酯)、酚醛树脂、双马来酰亚胺(BMI) 树脂、聚氨酯和乙烯基酯中的一种。基体140也可采取非树脂基体(例如，陶瓷基体)的形式，该形式对需要更高操作温度下的性能的应用诸如航空航天和/或军事应用是有用的。 可以理解基体140也可采取金属基体的形式。可以应用已知的复合材料制造方法，诸如真空辅助的树脂并入方法和树脂挤出方法，用于可以以树脂基体浸渍并入CNT的纤维110或者由其织造的织物。例如，并入CNT的纤维110或者其织物可被放置在模具中，并且将树脂并入其中。在另一构造中，并入CNT的纤维110或者其织物可被放置在模具中，该模具然后被抽空以吸引树脂经过其中。在另一构造中，可以以"0/90"方向通过缠绕，纺织并入CNT的纤维110。例如，通过在第一方向诸如垂直方向缠绕并入CNT的纤维100的第一层或者面板，并且然后在第二方向诸如水平方向缠绕并入CNT的纤维110的第二层或者面板，可完成该方法，该第二方向与第一方向成大约90°。这种"0/90"方向可以赋予复合材料100额外的结构强度。用碳纳米管120并入的纤维110可被结合在热固性塑料基体(例如，环氧树脂基体)140中以产生复合材料100。在基体中结合纤维的方法在本领域是众所周知的。在一种构造中，使用高压固化方法，并入CNT的纤维110可被结合在基体140中。复合材料的CNT 载荷量表示给定的复合材料中碳纳米管的重量百分比。本领域中已知的生产CNT基复合材料的方法包括直接将松散的(即，未固定至可缠绕长度纤维)碳纳米管混合进入起始复合材料的树脂/基体中。由于因素诸如抑制性粘度增加，在完成的复合材料中由该方法产生的复合材料可被限于最大大约五(5)重量％的碳纳米管。另一方面，在本文中如上所述，复合材料100可具有CNT载荷量超过25重量％。已证明，使用并入CNT的纤维110，复合材料具有高达60重量％的CNT载荷量。材料的雷达吸收特性可部分地取决于其电导率。复合材料100的总电导率部分地是复合材料100的CNT载荷量的函数。具有结合在其中的并入CNT的纤维的上述复合材料100适合于制作具有电磁或者雷达吸收特性的元件，例如用于航空器和潜水艇。已表明，复合材料100有效地吸收雷达波谱中的电磁辐射，包括红外线(大约700nm至大约15厘米)、可见光(大约400nm至大约 700nm)和紫外线(大约IOnm至大约400歷)辐射。因为其相对差的信号控制或者雷达吸收特性，例如其重量和强度特性是期望的复合材料结构有时不适合于制作航空器元件。例如，碳纤维复合材料通常反射雷达波，并且因此具有相对差的信号控制。另一方面，玻璃纤维复合材料通常对雷达波是透过的。但是，它们通常性质上是介电的并且具有差的电导率和热导率。CNT结合入碳纤维复合材料和玻璃纤维复合材料有效地增强所得复合材料的雷达波吸收率。在玻璃纤维复合材料的情况下， 结合的CNT也改进所得复合材料的热导性和电导性。因此，具有并入CNT的纤维110的复合材料100增强了信号控制特性，同时保持期望的特性，诸如与复合材料相关的低的重量强度比。通过调节复合材料中碳纳米管的重量百分比，可以调整复合材料作为雷达吸收体的效率。不被理论束缚，结合的CNT可以以类似于用于铁球涂料的铁纳米颗粒的方式吸收雷达波。现在参考图8，示意性地图解并入CNT的纤维材料200的横截面视图。纤维材料 200可以任选地包括基体。不管是否存在基体材料，并入CNT的纤维材料200可被施加于先前制造的复合材料的表面，以显著提高复合材料的雷达吸收或者信号控制特性。在一些实施方式中，预制的复合材料其本身可以表现差的信号控制。但是，置于其表面上的并入CNT 的纤维材料可以赋予足够程度的雷达吸收能力以提供良好的信号控制。可以围绕预制的复合材料缠绕或者纺织并入CNT的纤维材料200。在一些实施方式中，在将其放置在复合材料上之前基体材料事先不与并入CNT的纤维材料200 —起存在的情况下，可在将其放置在复合材料上之后添加。而且，因此添加的基体材料可以与预制的材料具有相同的基体，或者是具有类似的特性以促进强的连接。并入CNT的纤维材料200包括纤维材料210中的多个纤维，诸如丝束或者粗纱。 将碳纳米管120并入至纤维材料210。接近地放置的碳纳米管120组之间的范德华力可以提供CNT120之间的相互作用的显著增加。在一些实施方式中，这可以产生碳纳米管120的 CNT"互相交叉”，可以提供丝与丝结合或者附着。在示例性实施方式中，通过向纤维材料210 施加压力以便巩固并入CNT的纤维材料200，可进一步使碳纳米管120互相交叉。当不存在树脂基体时，该丝与丝结合可以增强纤维丝束、带材和织物的形成。相对于如在常规的纤维丝束复合材料中可能使用的丝-树脂结合，该丝与丝结合也可以增加剪切和拉伸强度。由这种并入CNT的纤维丝束形成的复合材料纤维材料表现良好的信号控制和/或雷达吸收特性以及增加的层间剪切强度、拉伸强度和轴外强度(out-of-axis strength)。在一些实施方式中，CNT不必完全地相互交叉以提供有益的雷达吸收特性。例如，通过CNT之间的简单点接触，可以产生渗透路径。在一种构造中，并入CNT的纤维材料200可作为涂层被施加在常规复合材料诸如玻璃纤维复合材料面板或者碳纤维复合材料面板的表面上，以对这种常规复合材料赋予良好的信号控制特性。在一种构造中，可以围绕复合材料结构缠绕并入CNT的纤维材料200， 以增强复合材料结构的雷达吸收或者信号控制特性。可以将基体诸如树脂基体的涂层施加在一层或者更多层的并入CNT的纤维材料200或者从其纺织的织物上，施加至复合材料的表面以保护并入CNT的复合材料纤维200免受外部环境影响。可以放置多层的并入CNT的纤维材料以提供多种CNT方向、长度和密度，以改变雷达吸收特性，吸收不同频率波段中的雷达，并且吸收来自从不同角度射在整个结构上的来源的雷达。现在参考图9，示意性地图解的是置于复合材料350顶面355上的具有并入的CNT 的纤维材料210的涂层。复合材料350可以采取例如常规的复合材料玻璃或者玻璃增强的塑料的形式。在另一构造中，复合材料350可以采取碳纤维复合材料结构或者碳纤维增强的塑料结构的形式。复合材料350其本身通常不适合用于需要良好的雷达吸收或者信号控制特性的应用。但是，通过施加具有并入在其上的CNT的纤维材料210的涂层或者层230 至复合材料350的表面355上，该结合(即，复合材料350和并入CNT的纤维的结合)表现了显著增强的雷达吸收或者信号控制特性。在示例性实施方式中，纤维210可以是具有基体诸如树脂基体的用碳纳米管220并入的纤维丝束。在仍另一示例性实施方式中，可以纺织纤维210以形成织物，该织物可被施加至复合材料350的顶面355。在一些实施方式中，可以纺织并入CNT的纤维材料200以形成织物。在一种构造中，纤维的涂层可具有厚度，范围从单层的并入CNT的纤维的大约20纳米(nm)至多层的并入CNT的纤维的大约12. 5mm。虽然为了简明，图解的实施方式描述单层的纤维，但可以理解多层的纤维可被用于形成复合材料350上的涂层。使用并入CNT的纤维材料200的优势是，这样的涂层可以与具有差的雷达吸收或者信号控制特性的常规复合材料结合使用，以用于低可观察应用，同时保留复合材料的优势，诸如重量强度比和其他期望的机械和结构特性。并入CNT的纤维材料200的层或者涂层可被置于复合材料结构诸如航空器的翼结构前沿的表面上，以增强复合材料结构的雷达吸收或者信号控制特性。施加至常规复合材料的并入CNT的纤维材料200的层或者涂层的这种用法有利于使用常规复合材料用于制造例如航空器的翼结构和其他元件，并且显著减少航空器的重量同时具有低可观察的特性。现在参考图10，图解的是根据一个示例性实施方式的涂覆系统400。系统400从上游的纤维来源接收并入CNT的纤维110。在示例性实施方式中，并入CNT的纤维可从生长室直接引向涂覆系统400，在该生长室，碳纳米管120被并入至纤维材料上。并入CNT的纤维110被浸入浴器410中包含的化学溶液420，以进一步处理并入CNT的纤维110。通过两个引导辊440、450引导并入CNT的纤维110。浴器辊430将并入CNT的纤维110浸入溶液 420中。在示例性实施方式中，溶液420是铁基纳米颗粒溶液。在一种构造中，溶液420在 200份的己烷溶剂中包括1体积份的铁基溶质。并入CNT的纤维110上的碳纳米管120将吸收铁纳米颗粒，从而进一步增强并入CNT的纤维110和从其制造的任何复合材料的雷达吸收或者信号控制特性。可以理解，可类似地处理由并入CNT的纤维110制造的宽波段织物，以结合铁基纳米颗粒。在一些实施方式中，雷达吸收复合材料可具有以控制的方式并入至纤维材料上的 CNT。例如，可以围绕纤维材料的各个纤维组元以密集的放射状陈列生长CNT。在其他实施方式中，在生长之后可进一步处理CNT以直接沿着纤维轴排列。为了生产并入CNT的复合材料涂层，等级为1-15微米的传统纤维可被用作合成用的表面。可以使用各种表面改性技术和另外的涂层以保护纤维和/或改进纤维与催化剂的界面。通过各种喷射、浸渍和气相方法，施加催化剂涂层。沉积了一层催化剂后，在大气压生长系统中，在基于CVD的生长过程期间在原位连续地同时进行催化剂还原和CNT生长。在生长一层CNT之后，除在本专利申请中提及的那些以外，必须采用另外的技术以在纤维的方向排列放射状的(如生长的) CNT。三种被广泛描述的技术以及其任何结合可被用于实现该排列。这些技术被如下描述机电的方法-通过在生长过程期间使用平行于纤维排列的电场或者磁场，可以通过施加的力场引导CNT排列。机械的方法-包括挤出、拉挤、气体压力辅助模具(gas pressure aided dies)、常规的模具和心轴的各种机械技术，可被用于在纤维的方向施加剪切力以引导排列。化学的方法-包括溶剂、表面活性剂和微乳液的化学品可用于引导排列，这通过在材料被从这些化学品拉出时观察的纤维方向上的覆盖效应(sheathing effect)实现。而且，因为相对于纤维轴CNT可具有限定的方向，CNT在从其制成的任何整个复合材料结构中又可具有控制的方向。以上述缠绕和/或纺织方法的任一种，或者通过控制树脂基体中并入CNT的纤维材料的方向以便固化，或者类似方法，可以实现该过程。因此，在一些实施方式中，本发明提供制造这些雷达吸收复合材料的方法，该方法包括1)以在基体材料中并入CNT的纤维材料的控制方向，将并入CNT的纤维材料放置在基体材料的一部分中，和2·)固化基体材料，其中并入CNT的纤维材料的控制方向控制并入在其上的CNT的相对方向。通过湿法缠绕、干法缠绕随后是真空辅助的树脂导入、预浸渍(织物或者纤维上的粘稠形式的树脂)，纤维可被结合至复合材料中。在每一情况下，在结构中结合纤维和基体之后，固化基体。在大气压、低压或者高压条件下进行固化。在一些实施方式中，本发明提供包括本发明的雷达吸收复合材料的面板。在一些实施方式中，面板可被制成在秘密行动应用中使用的运输器或者射弹的结构元件。运输器可以包括具有并入CNT的纤维材料的这种面板，该纤维材料具有在复合材料中以控制方向的CNT。可以用机械装置任选地配备面板，以关于雷达传播源入射的射入角调整其角度，使雷达吸收最大化。例如，吸收的雷达信号的能量可被用于转化成为与计算机系统结合的电信号，以改变面板的方向，使雷达吸收最大化。这可以提供从先前未知的射入方向优化多个雷达源的探测的方法。在一些实施方式中，运输器可以采取例如船、飞机和地面交通工具的形式。在一些实施方式中，雷达吸收材料也可在探测器应用中用于吸收雷达，在该应用中反射的雷达信号需要有效的捕获。因此，除不被探测的秘密行动应用之外，也可以结合本发明的雷达吸收复合材料在探测系统中，以更加有效地接收向后反射的雷达信号。
在一些实施方式中，可以将本发明的雷达吸收材料结合在射弹系统中。这可以使用面板类型系统或者如上所述的涂层实现。在这种应用中，并入至纤维材料上的CNT在复合材料和面板或者涂层中具有控制的方向。当使用面板时，用机械装置可以进一步配备面板，以关于雷达传播源入射的射入角，调整其角度，以使雷达吸收最大化。以这种方式，可以制成可以躲避雷达探测的射弹。如上简述，本发明依赖于连续的CNT并入方法，产生并入CNT的纤维材料。该方法包括(a)放置碳纳米管-形成催化剂在可缠绕维度的纤维材料的表面；和(b)在碳纤维材料上直接合成碳纳米管，从而形成并入碳纳米管的纤维材料。可以采用另外的步骤，这取决于使用的纤维材料的类型。例如，当使用碳纤维材料时，可以将结合隔离涂层的步骤加入方法中。对于9英尺长的系统，该方法的线速度可以在大约1. 5ft/min至大约108ft/min 之间的范围。通过本文描述的方法达到的线速度允许用短的生产时间形成商业相关量的并入CNT的纤维材料。例如，在36ft/min线速度，在设计来同时处理5个单独的丝束QOlb/ 丝束)的系统中，并入CNT的纤维的量(纤维上按重量计超过5%并入的CNT)可以每天生产超过100磅或者更多的材料。可以使系统通过重复生长区域以一次或者以更快的速度生产更多的丝束。而且，如在本领域已知，在CNT制作中的一些步骤具有极其慢的速度，防止了操作的连续方式。例如，在本领域已知的典型方法中，CNT形成催化剂还原步骤可以花费 1-12小时完成。CNT生长本身也可以是耗时的，例如需要几十分钟用于CNT生长，这排除在本发明中实现的快速线速度。本文描述的方法克服了这类速度限制步骤。本发明的并入CNT的碳纤维材料形成方法可避免当试图将预形成的碳纳米管的悬浮液施加至纤维材料时发生的CNT缠结。即，因为预形成的CNT未并入碳纤维材料，CNT 往往成束并且缠结。结果是微弱地粘附于碳纤维材料的CNT差的均勻分布。但是，如果期望，在碳纤维材料的表面上通过减小生长密度，本发明的方法可以提供高度均勻的缠结的 CNT垫。以低密度生长的CNT首先被并入碳纤维材料中。在这种实施方式中，纤维没有生长足够密集以引起垂直排列，结果是碳纤维材料表面上缠结的垫。相比之下，预形成的CNT的手工施加不保证CNT垫在碳纤维材料上的均勻分布和密度。图11描述根据本发明的例证性实施方式，生产并入CNT的碳纤维材料的方法700 的流程图。本领域技术人员知道，在以CNT并入至碳纤维材料上为例的该方法中，例如，可以进行稍微变化以提供其他的并入CNT的纤维材料，诸如玻璃或者陶瓷纤维。条件中的一些这种变化可以包括例如去除施加隔离涂层的步骤，该步骤对于玻璃和陶瓷是任选的。方法700包括至少下列操作701 使碳纤维材料功能化。702 施加隔离涂层和CNT形成催化剂至功能化的碳纤维材料。704 加热碳纤维材料至对于碳纳米管合成足够的温度。706 在负载催化剂的碳纤维上促进CVD介导的CNT生长。在步骤701，使碳纤维材料功能化以改进纤维的表面润湿性并且改进隔离涂层的粘附力。为使碳纳米管并入至碳纤维材料，例如，在用隔离涂层共形地涂布的碳纤维材料上合成碳纳米管。在一个实施方式中，按照操作702，这通过首先用隔离涂层共形地涂布碳纤维材料，然后放置纳米管-形成催化剂于隔离涂层上完成。在一些实施方式中，在催化剂沉积之前可部分地固化隔离涂层。这可以提供这样的表面其对于接收催化剂是接收性的并且允许其嵌入隔离涂层中，包括允许在CNT形成催化剂和碳纤维材料之间的表面接触。 在这种实施方式中，在嵌入催化剂之后可完全固化隔离涂层。在一些实施方式中，与CNT形成催化剂的沉积同时地将隔离涂层共形地涂布在碳纤维材料上。CNT形成催化剂和隔离涂层处于适当的位置后，隔离涂层可被完全地固化。在一些实施方式中，在催化剂沉积之前，隔离涂层可被完全固化。在这种实施方式中，可以用等离子体处理完全固化的隔离涂布的碳纤维材料，以制备接受催化剂的表面。例如，具有固化的隔离涂层的等离子体处理的碳纤维材料可以提供粗糙的表面，CNT形成催化剂可被沉积在该表面中。用于使隔离的表面“粗糙化”的等离子体方法因此促进催化剂沉积。粗糙度典型地是在纳米级别。在等离子体处理方法中，形成纳米深度和纳米直径的凹坑(craters)或者凹陷(expressions)。使用任何一种或者多种各种不同气体的等离子体， 包括但不限于氩气、氦气、氧气、氮气和氢气，可实现这种表面改性。在一些实施方式中，在碳纤维材料本身中也可直接进行等离子体粗糙化。这可以促进隔离涂层对碳纤维材料的粘附。如在下面和连同图11进一步描述的，制备催化剂为包含CNT形成催化剂的液体溶液，该催化剂包括过渡金属纳米颗粒。合成纳米管的直径与金属颗粒的尺寸相关，如上所述。在一些实施方式中，CNT形成过渡金属纳米颗粒催化剂的商业分散体是可得的并且不经稀释即可使用，在其他实施方式中，催化剂的商业分散体可被稀释。是否稀释该溶液可以取决于待生长的CNT的期望密度和长度，如上所述。参考图11的例证性实施方式，基于化学气相沉积(CVD)方法，说明碳纳米管合成， 并且在高温发生该碳纳米管合成。具体温度是催化剂选择的函数，但是典型地在大约500 至1000°C的范围。因此，操作704包括加热隔离涂布的碳纤维材料至上述范围内的温度以支持碳纳米管合成。在操作706中，然后进行负载催化剂的碳纤维材料上的CVD-促进的纳米管生长。 由例如含碳原料气诸如乙炔、乙烯和/或乙醇，可促进CVD方法。CNT合成方法一般使用惰性气体(氮气、氩气、氦气)作为主要的载体气体。提供碳原料为全部混合物的大约0%至大约15%之间的范围。通过从生长室中清除湿气和氧气，准备CVD生长的基本惰性环境。在CNT合成方法中，CNT生长在CNT形成过渡金属纳米颗粒催化剂的位置。强的等离子体-产生电场的存在可被任选地应用以影响纳米管生长。即，生长趋于沿电场的方向。通过适当地调整等离子体喷射和电场的几何形状，垂直排列的CNT(即，垂直于碳纤维材料)可被合成。在一定的条件下，即使没有等离子体，紧密地间隔开的纳米管保持垂直生长方向，导致类似于地毯或者森林的CNT的密集排列。隔离涂层的存在也可影响CNT生长的方向性。通过喷射或者浸渍涂布溶液或者通过例如等离子体方法的气相沉积，可完成在碳纤维材料上放置催化剂的操作。技术的选择可以与施加隔离涂层的方式一致。因此，在一些实施方式中，在溶剂中形成催化剂的溶液之后，通过用该溶液喷射或者浸渍涂布隔离涂布的碳纤维材料或者喷射和浸渍涂布结合，催化剂可被施加。单独或者结合地使用的任一技术可被使用一次、两次、三次、四次、直到许多次，以提供用CNT形成催化剂充分均勻地涂布的碳纤维材料。当使用浸渍涂布时，例如碳纤维材料可被置于第一浸渍浴中，在第一浸渍浴中持续第一停留时间。当使用第二浸渍浴时，碳纤维材料可被置于第二浸渍浴中持续第二停留时间。例如，碳纤维材料可被置于CNT形成催化剂的溶液大约3秒至大约90秒之间， 这取决于浸渍配置和线速度。使用喷射或者浸渍涂布方法，碳纤维材料具有低于大约5%表面覆盖率至高达大约80%覆盖率的催化剂表面密度，其中CNT形成催化剂纳米颗粒几乎是单层的。在一些实施方式中，在碳纤维材料上涂布CNT形成催化剂的方法应只是产生单层。 例如，在一堆CNT形成催化剂上的CNT生长可能损害CNT并入至碳纤维材料的程度。在其他实施方式中，使用蒸发技术、电解沉积技术和本领域技术人员已知的其他方法诸如将过渡金属催化剂作为金属有机物、金属盐或者其他促进气相运输的组分加入等离子体原料气体，可将过渡金属催化剂沉积在碳纤维材料上。因为本发明的方法被设计为连续的，可以在一连串的浴中浸渍涂布可缠绕碳纤维材料，其中浸渍涂布浴在空间上是分开的。在从头产生初始碳纤维的连续方法中，浸渍浴或者CNT形成催化剂的喷射可以是第一个步骤，然后施加和固化或者部分地固化隔离涂层至碳纤维材料。对新形成的碳纤维材料，代替施加上浆剂，可进行隔离涂层和CNT形成催化剂的施加。在其他实施方式中，在其他上浆剂的存在下，在隔离涂层之后CNT形成催化剂可被施加在最新形成的碳纤维上。CNT形成催化剂和其他上浆剂的这种同时施加仍可提供与碳纤维材料的隔离涂层表面接触的CNT形成催化剂，以保证CNT并入。使用的催化剂溶液可以是过渡金属纳米颗粒，其可以是如上所述的任何d-块过渡金属。另外，纳米颗粒可以包括以元素的形式或者以盐形式及其混合物的d-块金属的合金和非合金混合物。这种盐形式包括但不限于，氧化物、碳化物和氮化物。非限制性示例过渡金属NPs包括Ni、Fe、Co、Mo、Cu、Pt、Au和Ag及其盐和混合物。在一些实施方式中，通过与隔离涂层沉积同时地直接施加或者并入CNT形成催化剂至碳纤维材料，这种CNT形成催化剂被放置在碳纤维上。从各个供应商，包括例如i^errotec Corporation (Bedford, NH)， 许多这些过渡金属催化剂是容易商业获得的。用于施加CNT形成催化剂至碳纤维材料的催化剂溶液可在任何普通的溶剂中，该溶剂允许CNT形成催化剂均勻地到处分散。这种溶剂可包括但不限于，水、丙酮、己烷、异丙醇、甲苯、乙醇、甲醇、四氢呋喃(THF)、环己烷或者任何其他溶剂，其具有控制的极性以产生 CNT形成催化剂纳米颗粒的适当分散体。CNT形成催化剂的浓度可在催化剂与溶剂之比为大约1 1至1 10000的范围。当隔离涂层和CNT形成催化剂同时施加时，也可使用这样的浓度。在一些实施方式中，碳纤维材料的加热可在大约500°C和1000°C之间的温度，以在CNT形成催化剂的沉积之后合成碳纳米管。在碳原料的引入之前或者基本与碳原料的引入同时，在这些温度下进行加热以便CNT生长。在一些实施方式中，本发明提供一种方法，其包括从碳纤维材料清除上浆剂，共形地在碳纤维材料上施加隔离涂层，施加CNT形成催化剂至碳纤维材料，加热碳纤维材料至至少500°C，以及在碳纤维材料上合成碳纳米管。在一些实施方式中，该CNT并入方法的操作包括从碳纤维材料清除上浆剂，施加隔离涂层在碳纤维材料，施加CNT形成催化剂至碳纤维，加热纤维至CNT合成温度和在负载催化剂的碳纤维材料上进行CVD-促进的CNT生长。因此，在使用商业碳纤维材料的情况，构造并入CNT的碳纤维的方法可以包括在碳纤维材料上布置隔离涂层和催化剂之前从碳纤维材料清除上浆剂的独立步骤。合成碳纳米管的步骤可以包括形成碳纳米管的许多技术，包括在共同未决的美国专利申请号US 2004/0M5088中公开的那些，该专利通过引用并入本文。通过本领域已知的技术，包括但不限于微腔、热或者等离子体-增强的CVD技术、激光烧蚀、弧光放电和高压一氧化碳(HiPCO)，在本发明的纤维上生长的CNT可被完成。具体地，在CVD期间，可直接使用CNT形成催化剂布置在其上的隔离涂层的碳纤维材料。在一些实施方式中，在CNT合成之前，任何常规的上浆剂可被清除。在一些实施方式中，乙炔气体被电离以产生CNT合成用的冷碳等离子体的喷射。该等离子体被引导向负载催化剂的碳纤维材料。因此，在一些实施方式中，在碳纤维材料上合成CNT包括(a)形成碳等离子体；和(b)引导碳等离子体至碳纤维材料上布置的催化剂上。生长的CNT的直径由CNT形成催化剂的尺寸控制，如上所述。在一些实施方式中，上浆的纤维基底被加热至大约550至大约800°C之间以促进CNT合成。为引发CNT的生长，两种气体被释放入反应器工艺气体诸如氩气、氦气或者氮气，和含碳气体诸如乙炔、乙烯、乙醇或者甲烷。在CNT形成催化剂的位置生长CNT。在一些实施方式中，CVD生长是等离子体-增强的。通过在生长过程期间提供电场，等离子体可产生。在这些条件下生长的CNT可以沿电场的方向。因此，通过调整反应器的几何形状，垂直排列的碳纳米管可绕圆柱形纤维放射状地生长。在一些实施方式中，对绕纤维的放射状生长，等离子体不是必需的。对具有明显的侧面的碳纤维材料，诸如带材、垫、 织物、板片以及类似物，催化剂可被布置在一个或者两个侧面上，并且相应地，CNT也可被生长在一个或者两个侧面上。如上所述，用足以提供连续的过程以使可缠绕碳纤维材料功能化的速度进行CNT 合成。许多设备构造有利于这种连续的合成，如下面举例。在一些实施方式中，可以在“全等离子体(all plasma)”方法中构造并入CNT的碳纤维材料。全等离子体方法可以始于用如上所述的等离子体使碳纤维材料粗糙，以改进纤维表面润湿特性和提供更加共形的隔离涂层，以及由于使用特定的反应性气体种类诸如氩气或者氦气基等离子体中的氧气、氮气、氢气，通过使用碳纤维材料功能化，经由机械连锁和化学粘附改进涂层粘附力。隔离涂层的碳纤维材料经过许多进一步的等离子体-介导的步骤以形成最终的并入CNT的产品。在一些实施方式中，所述全等离子体方法可以包括隔离涂层固化之后的第二表面改性。这是使碳纤维材料上隔离涂层的表面“粗糙化”的等离子体方法以促进催化剂沉积。如上所述，使用任何一种或者更多各种不同气体的等离子体，包括但不限于氩气、 氦气、氧气、氨气、氢气和氮气，表面改性可得以实现。在表面改性之后，隔离涂层的碳纤维材料进行催化剂施加。这是在纤维上放置CNT 形成催化剂的等离子体方法。CNT形成催化剂典型地是如上所述的过渡金属。过渡金属催化剂可被加入等离子体原料气体作为前驱体，形式为铁磁流体、金属有机物、金属盐或者其他促进气相运输的组分。可在室温下周围环境中施加催化剂，既不需要真空也不需要惰性气氛。在一些实施方式中，在催化剂施加之前碳纤维材料被冷却。继续全等离子体方法，碳纳米管合成发生在CNT生长反应器中。这可以通过使用等离子体-增强的化学气相沉积实现，其中碳等离子体被喷射至负载催化剂的纤维上。因为碳纳米管生长发生在高温(取决于催化剂，典型地在大约500至1000°C的范围)，因此在暴露于碳等离子体之前，负载催化剂的纤维可被加热。对并入方法，碳纤维材料可被任选地加热直到其变软。在加热之后，碳纤维材料易于接收碳等离子体。例如，通过使含碳气体诸如乙炔、乙烯、乙醇、以及类似气体经过能够使气体电离的电场，产生碳等离子体。经过喷嘴，该冷的碳等离子体被引导至碳纤维材料。碳纤维材料可以非常接近于喷嘴，诸如在喷嘴的大约1厘米之内，以接收等离子体。在一些实施方式中，加热器被置于等离子体喷射器处的碳纤维材料上，以保持碳纤维材料的高温。连续的碳纳米管合成的另一构造包括直接在碳纤维材料上合成和生长碳纳米管的专门的矩形反应器。该反应器可被设计用于生产负载碳纳米管的纤维的连续流线方法中。在一些实施方式中，通过化学气相沉积(“CVD”)方法在大气压下和在大约550°C至大约800°C的范围中的高温在多区域反应器中生长CNT。合成发生在大气压下的事实是有利于反应器结合入纤维上CNT合成的连续处理生产线的一个因素。与使用这种区域反应器的流线连续处理相符的另一优势是CNT生长在几秒钟内发生，与在本领域典型的其他方法和设备构造中的几分钟(或者更长)不同。根据各种实施方式的CNT合成反应器包括下列特征矩形构造的合成反应器本领域已知的典型CNT合成反应器的横截面是圆形的。 对此有许多原因，包括例如历史的原因(在实验室中经常使用圆柱形反应器)和方便(在圆柱形反应器中容易模拟流体动力学，加热器系统容易接受圆形的管(石英，等等))，并且易于制造。背离圆柱形的惯例，本发明提供具有矩形横截面的CNT合成反应器。背离的原因如下1.因为可由反应器处理的许多碳纤维材料是相对平的，诸如平的带材或者形式上类似薄片，因此圆形的横截面是反应器体积的低效利用。这种低效导致圆柱形CNT合成反应器的若干缺点，包括例如，a)保持充分的系统净化；增加的反应器体积需要增加的气体流速以保持相同水平的气体净化。这导致对于开放的环境中的CNT大量生产是低效率的系统；b)增加的碳原料气体流量；按照上述的a)，惰性气体流量的相对增加需要增加碳原料气体流量。考虑1 碳纤维丝束的体积比具有矩形横截面的合成反应器的总体积小2000 倍。在相同的生长圆柱形反应器(即，其宽度容纳与矩形横截面反应器相同的平面碳纤维材料的圆柱形反应器)中，碳纤维材料的体积比室的体积小17，500倍。尽管气相沉积过程诸如CVD典型地仅由压力和温度控制，但体积对沉积的效率具有显著影响。用矩形反应器， 仍有过量的体积。该过量的体积促进不需要的反应；然而圆柱形反应器具有大约8倍的体积。由于这种更多的发生竞争反应的机会，在圆柱形反应器室中，期望的反应更慢地有效地发生。对于连续方法的进行，CNT生长的这种减慢是有问题的。矩形反应器构造的一个好处是可以通过使用矩形室的小高度减小反应器体积，使得该体积比更好以及反应更加有效。在本发明的一些实施方式中，矩形合成反应器的总体积比经过合成反应器的碳纤维材料的总体积大大约3000倍以下。在一些进一步的实施方式中，矩形合成反应器的总体积比经过合成反应器的碳纤维材料的总体积大大约4000倍以下。在一些仍进一步的实施方式中，矩形合成反应器的总体积比经过合成反应器的碳纤维材料的总体积大大约10，000倍以下。另外，明显的是，当使用圆柱形反应器时，与具有矩形横截面的反应器相比，需要更多的碳原料气体以提供相同的流量百分数。应当理解，在一些其他实施方式中，合成反应器具有由这样的多边形形式描述的横截面，该多边形形式不是矩形但与其比较类似，并且相对于具有圆形横截面的反应器其提供反应器体积的相似减小；c)有问题的温度分布；当使用相对小直径的反应器时，从室的中心至其壁的温度梯度是最小的。但对于增大的尺寸，诸如可被用于商业规模生产，温度梯度增加。这种温度梯度导致整个碳纤维材料基底上产品质量变化(即，产品质量作为径向位置的函数变化)。当使用具有矩形横截面的反应器时，基本避免了该问题。具体地，当使用平的基底时，反应器高度可随基底的尺寸按比例增大而保持不变。反应器的顶部和底部之间的温度梯度基本上可被忽略，并且因此，避免了发生的热问题和产品质量变化。2.气体引入因为在本领域中通常使用管式炉，典型的CNT合成反应器在一端引入气体并且吸引其经过反应器至另一端。在本文公开的一些实施方式中，气体可被对称地引入反应器的中心或者目标生长区域之内，这或者通过侧面或者通过反应器的顶部和底部板。这提高了 CNT生长总体速度，因为在系统的最热部分，引入的原料气体连续地补充，该部分是CNT生长最活跃的位置。对由矩形CNT反应器表现出的增加的生长速度，该恒定的气体补充是重要的方面。分区。提供相对冷的净化区域的室依附在矩形合成反应器的两端。申请人已确定， 如果热的气体与外部环境(即，反应器的外部)混合，碳纤维材料的降解会增加。冷的净化区域提供内部系统和外部环境之间的缓冲。本领域已知的典型的CNT合成反应器构造典型地需要基底被小心地(并且缓慢地)冷却。在本矩形CNT生长反应器的出口处的冷的净化区域在短的时间段内达到冷却，如连续的流线处理所要求的。非接触、热壁的、金属的反应器。在一些实施方式中，使用由金属尤其是不锈钢制成的热壁反应器。这可能似乎有悖常理，因为金属，尤其是不锈钢，更容易发生碳沉积(即， 形成烟灰和副产物)。因此，多数CNT反应器构造使用石英反应器，因为有较少的碳沉积，石英容易清洁，并且石英有利于样品观察。但是，申请人已观察到，不锈钢上增加的烟灰和碳沉积导致更加一致的、更快的、更有效的和更稳定的CNT生长。不被理论束缚，已指出，就常压操作而言，发生在反应器中的CVD方法是扩散有限的。即，催化剂是“过量供给的”，由于其相对更高的分压(比起假设在部分真空下操作反应器)，在反应器系统中太多的碳可利用。因此，在开放的系统中一尤其在清洁的系统中一太多的碳可粘附至催化剂颗粒，减弱其合成CNT的能力。在一些实施方式中，当反应器是“脏的”时，即在金属反应器壁上具有沉积的烟灰，有意地运转矩形反应器。一旦碳沉积成为反应器的壁上的单层，碳容易在其本身上沉积。因为由于该机制一些可用的碳被“收回”，以基团形式剩余的碳原料以不使催化剂中毒的速度与催化剂反应。现有系统“干净地”运转，如果打开其用于连续的处理，其会以减小的生长速度产生CNT的低得多的产率。尽管进行如上所述的“脏的”CNT合成一般是有益的，但设备的某些部分，诸如气体集合管和入口，当烟灰形成阻塞时可消极地影响CNT生长过程。为了解决该问题，可用抑制烟灰的涂料诸如二氧化硅、氧化铝或者MgO保护CNT生长反应室的这些区域。实践中，设备的这些部分可被浸涂在这些抑制烟灰的涂料中。这些涂料可用于金属诸如INVAR. ，因为 INVAR具有相似的CTE (热膨胀系数)，这在更高的温度保证涂层的适当粘附力，防止烟灰显著地聚集在关键区域。结合的催化剂还原和CNT合成。在本文公开的CNT合成反应器中，催化剂还原和 CNT生长都发生在反应器内。这是重要的，因为如果作为单独的操作进行，还原步骤不能足够及时完成用于连续的方法。在本领域已知的典型的方法中，还原步骤典型地需要1-12小时完成。根据本发明，两种操作都发生在反应器中，这至少部分地是由于碳原料气体引入反应器的中心而不是末端的事实，碳原料气体引入末端在使用圆柱形反应器的技术中是典型的。当纤维进入加热的区域时发生还原过程；在此时，气体已有时间与壁反应，并且在与催化剂反应并且引起氧化还原(通过氢基团相互作用)之前冷却。正是在该过渡区域发生还原。在系统中最热的等温区域，发生CNT生长，最大生长速度出现在接近反应器中心附近的气体入口。在一些实施方式中，当使用松散地连接的碳纤维材料诸如碳丝束时，该连续的方法可以包括展开丝束的线股和/或丝的步骤。因此，当丝束被打开，例如，使用基于真空的纤维伸展系统，其可被伸展。当使用可能相对硬的上浆的碳纤维时，可使用额外的加热以使丝束“变软”，以促进纤维伸展。包括单独的丝的伸展纤维可被充分地伸展开，以暴露丝的全部表面积，因此允许丝束在随后的方法步骤中更加有效地反应。对于3k丝束，这种伸展可以达到大约4英寸至大约6英寸之间跨度(across)。伸展的碳丝束可以经过表面处理步骤，该步骤由如上所述的等离子体系统组成。在施加隔离涂层并粗糙化之后，伸展的纤维然后可经过CNT形成催化剂浸渍浴。结果是碳丝束的纤维，其具有放射状地分布在纤维的表面上的催化剂颗粒。丝束的催化负载的纤维然后进入适当的CNT生长室，诸如上述的矩形室，其中经过大气压CVD或者PE-CVD方法的流动被用于以高达每秒钟数微米的速度合成 CNT。现在具有放射状地排列的CNT的丝束纤维退出CNT生长反应器。在一些实施方式中，并入CNT的碳纤维材料可以经过另一处理方法，在一些实施方式中，该方法是用于使CNT功能化的等离子体方法。CNT的另外的功能化可用于促进其对特定树脂的粘附力。因此，在一些实施方式中，本发明提供具有功能化CNT的并入CNT的碳纤维材料。作为可缠绕碳纤维材料的连续处理的一部分，并入CNT的碳纤维材料可以进一步经过上浆浸渍浴，以施加任何另外的在最终产品中可能有益的上浆剂。最终，如果期望湿绕，并入CNT的碳纤维材料可经过树脂浴，并被卷绕在心轴或者卷轴上。所得碳纤维材料 /树脂结合将CNT锁定在碳纤维材料上，允许更容易的操作和复合材料制作。在一些实施方式中，CNT并入用于提供改进的丝缠绕。因此，在碳纤维诸如碳丝束上形成的CNT经过树脂浴以生产树脂-浸渍的、并入CNT的碳丝束。在树脂浸渍之后，碳丝束可通过压力差 (delivery head)被置于旋转心轴的表面上。然后，以精确的几何形状图案，以已知的方式， 丝束可被卷绕在心轴上。上述的卷绕方法提供管道、管或者如通过阳模特征地生产的其他形式。但是由本文公开的卷绕方法制造的形式不同于通过常规的丝卷绕方法生产的那些。具体地，在本文公开的方法中，形式由包括并入CNT的丝束的复合材料制造。因此这些形式受益于增强的强度以及类似性质，如通过并入CNT的丝束所提供的。在一些实施方式中，CNT并入在可缠绕碳纤维材料上的连续方法可达到在大约 0. 5ft/min至大约36ft/min之间的线速度。在其中CNT生长室是3英尺长并且在750°C生长温度下操作的这种实施方式中，可以以大约6ft/min至大约36ft/min的线速度运转方法，以产生例如具有长度在大约100纳米至大约10微米之间的CNT。也可以以大约lft/min 至大约6ft/min的线速度运转该方法，以产生例如具有长度在大约10微米至大约100微米之间的CNT。可以以大约0. 5ft/min至大约lft/min的线速度运转该方法，以产生例如具有长度在大约100微米至大约200微米之间的CNT。但是，CNT长度不仅与线速度和生长温度
25有关，而是，碳原料和惰性载体气体二者的流速也可影响CNT长度。例如，由高线速度(6ft/ min至36ft/min)的惰性气体中少于1 %碳原料组成的流速将产生具有长度在1微米至大约5微米之间的CNT。由高线速度(6ft/min至36ft/min)的惰性气体中大于碳原料组成的流速将产生具有长度在5微米至大约10微米之间的CNT。在一些实施方式中，多于一种碳材料可被同时地运转经过该方法。例如，多种带材、丝束、丝、线股以及类似物可被并行地运转经过该方法。因此，任何数量的预制碳纤维材料卷可被并行地运转经过该方法并且在方法结束时再卷绕。可并行地运转的卷绕碳纤维材料的数量可以包括一、二、三、四、五、六、直到可适应于CNT生长反应室的宽度的任何数量。 而且，当多种碳纤维材料被运转经过该方法时，收集的卷数量可少于方法开始时卷的数量。 在这种实施方式中，碳线股、丝束或者类似物可被发送经过将这种碳纤维材料结合成为更有序的碳纤维材料诸如织造织物或者类似物的进一步过程。例如，连续的方法也可结合后处理切碎机，其促进形成并入CNT的切短纤维垫。将CNT并入至纤维材料的本发明方法允许控制具有一致性的CNT长度，并且在连续的方法中允许用CNT以高速使可缠绕纤维材料功能化。对于材料停留时间在5至300秒之间，对于3英尺长的系统，连续方法中的线速度可在大约0. 5ft/min至大约36ft/min的任何范围以及更大。选择的速度取决于各种参数，在下面进一步解释。在一些实施方式中，大约5至大约30秒的材料停留时间可产生具有长度在大约 100纳米至大约10微米之间的CNT。在一些实施方式中，大约30至大约180秒的材料停留时间可产生具有长度在大约10微米至大约100微米之间的CNT。在仍进一步的实施方式中，大约180至大约300秒的材料停留时间可产生具有长度在大约100微米至大约500微米之间的CNT。本领域技术人员明白，这些范围是近似的，并且通过反应温度以及载体和碳原料浓度和流速，也可调节CNT长度。
实施例该实施例说明在连续的方法中如何可以用CNT并入碳纤维材料，以增强复合材料结构中的信号控制能力。在该实施例中，以CNT在纤维上的最大载荷量为目标。具有特值800的34-700 12k 碳纤维丝束(Grafil Inc. , Sacramento, CA)被作为碳纤维基底。该碳纤维丝束中各个丝具有大约7μπι的直径。图12描述根据本发明的例证性实施方式生产并入CNT的纤维的系统800。系统800包括碳纤维材料输出和张紧站805、上浆剂清除和纤维伸展站810、等离子体处理站 815、隔离涂层施加站820、空气干燥站825、催化剂施加站830、溶剂闪蒸站835、CNT并入站 840、纤维成束站845、和碳纤维材料摄取筒管850，如所示相互连接。输出和张紧站805包括输出筒管806和张紧器807。输出筒管运输碳纤维材料860 至工艺；通过张紧器807张紧纤维。对该实施例，以2ft/min的线速度处理碳纤维。纤维材料860被运输至包括上浆剂清除加热器865和纤维伸展器870的上浆剂清除和纤维伸展站810。在该站，清除在纤维860上的任何“上浆剂”。典型地，通过烧掉纤维的上浆剂完成清除。各种加热方法的任何一种可被用于该目的，包括例如红外加热器、马弗炉以及其他非接触加热方法。也可化学地完成上浆剂清除。纤维伸展器分离纤维的单个组元。各种技术和设备可被用于伸展纤维，诸如在平的、相同直径的棒上和下、或者在可变直径的棒上和下、或者在具有放射状地延伸的凹槽和捏合辊的棒上、在震动的棒上、等等，拉动纤维。通过暴露更多的纤维表面积，伸展纤维提高了下游操作诸如等离子体应用、隔离涂层施加和催化剂施加的效率。可放置多个上浆剂清除加热器865，遍及纤维伸展器870，这允许逐渐、同时脱浆和伸展纤维。输出和张紧站805和上浆剂清除和纤维伸展站810通常用于纤维工业中；本领域技术人员熟悉其设计和应用。烧掉上浆剂需要的温度和时间作为下列的函数变化⑴上浆材料和(2)碳纤维材料860的商业来源/成分。可在大约650°C清除碳纤维材料上的常规上浆剂。在该温度， 需要长达15分钟以保证上浆剂完全烧掉。升高温度高于该燃烧温度可减少燃烧时间。热重分析用于确定具体商品的上浆剂的最低燃烧温度。取决于上浆剂清除需要的时间，上浆剂清除加热器可以不必包括在适当的CNT并入方法中；而是，可单独地(例如，平行地，等等)完成清除。以该方式，无上浆剂的碳纤维材料的存货可被累积和卷绕，用于不包括纤维清除加热器的CNT并入纤维生产线。然后在输出和张紧站805，对无上浆剂纤维进行卷绕。可以在比包括上浆剂清除的生产线更高的速度下操作该生产线。未上浆的纤维880被运输至等离子体处理站815。对该实施例，以“向下的”方式从距离伸展的碳纤维材料Imm的距离，使用常压等离子体处理。气态原料由100%氦气组成。等离子体增强的纤维885被运输至隔离涂层站820。在该例证性的实施方式中，在浸渍涂布构造中使用基于硅氧烷的隔离涂层溶液。该溶液是通过按体积40比1的稀释率 ￠#1 酉享中iAccuglass T-Il Spin-On Glass' (Honeywell International Inc.， Morristown, NJ)。碳纤维材料上的所得隔离涂层厚度大约是40nm。可在室温下周围环境中施加隔离涂层。隔离涂层的碳纤维890被运输至空气干燥站825，以部分固化纳米级别的隔离涂层。空气干燥站发送加热空气流经过伸展的全部碳纤维。使用的温度可在100°c至大约 500°C的范围。空气干燥之后，隔离涂层的碳纤维890被运输至催化剂施加站830。在该实施例中，氧化铁基CNT形成催化剂溶液被用于浸渍涂布构造。该溶液是通过按体积200比1的稀释率在己烷中稀释的‘EFH-1，(Ferrotec Corporation，Bedford，NH)。在以增强信号控制特性为目标的并入CNT的纤维的工艺线速度下，纤维将保留在浸渍浴中10秒。可在室温下周围环境中施加催化剂，既不需要真空也不需要惰性气氛。在碳纤维材料上实现单层的催化剂涂层。稀释之前的‘EFH-Γ具有纳米颗粒浓度在按体积计3-15%范围。氧化铁纳米颗粒具有组分I^e2O3和狗304，并且直径是大约8nm。负载催化剂的碳纤维材料895被运输至溶剂闪蒸站835。溶剂闪蒸站发送空气流经过伸展的全部碳纤维。在该实施例中，室温空气可被使用以闪蒸留在负载催化剂的碳纤维材料上的所有己烷。在溶剂闪蒸之后，负载催化剂的纤维895最终前进至CNT并入站840。在该实施例中，具有12英寸生长区域的矩形反应器被使用以在大气压下应用CVD生长。总气流的97. 6%是惰性气体(氮气)，其他2. 4%是碳原料(乙炔)。生长区域保持在750°C。对上面提及的矩形反应器，750°C是相对高的生长温度，其允许可能的最高生长速度。在该实施例中，将负载催化剂的纤维暴露于CNT生长环境30秒，产生60微米长的具有大约4%体积百分比的并入至碳纤维表面的CNT。在CNT并入之后，在纤维成束站845，并入CNT的纤维897被再次成束。该操作使纤维的单独线股重新结合，使在站810进行的伸展操作有效地逆向进行。成束的、并入CNT的纤维897绕摄取纤维筒管850卷绕以储存。然后并入CNT的纤维897准备用于各种需要增强的信号控制特性的应用。在这种情况下，干法缠绕该材料并且并入树脂以作为RAM面板的背层，如图13中所示。上述过程的所得面板层具有复合材料结构中按重量计2-4%之间的CNT。值得注意的是可在环境隔绝的惰性气氛下或者真空下进行一些上述操作。例如， 如果碳纤维材料的上浆剂正被烧掉，纤维可与环境隔绝，以限制排气并且防止被湿气损坏。 为了方便，在系统800中，为所有操作提供环境隔绝，除了在生产线开始时的碳纤维材料输出和张紧以及在生产线结束时的纤维摄取之外。应当理解，上述实施方式仅仅是阐明本发明，且本领域技术人可想到上述实施方式的许多改变，而不偏离本发明的范围。例如，在该说明书中，提供许多具体的细节以便提供对本发明示例性实施方式的详尽描述和理解。但是，本领域技术人员了解，本发明可以不使用一种或者多种那些细节，或者用其他方法、材料、元件等实施。此外，在一些情况中，为了避免混淆示例性实施方式的方面，熟知的结构、材料或者操作未显示或者未详细描述。应理解，在图中所示的各种实施方式是示例性的，并且没有必要按比例制图。贯穿整个说明书提及“ 一个实施方式，，或“实施方式，，或“ 一些实施方式”指关于该实施方式(一个或多个)描述的具体特性、结构、材料或者特性包括在本发明的至少一个实施方式中，但没有必要包括在所有实施方式中。因此，在说明书各个地方的短语“在一个实施方式中”、“在实施方式中”或者“在一些实施方式中”不必都指相同的实施方式。而且，在一个或者多个实施方式中，具体的特征、结构、材料或者特性可以以任何适宜的方式组合。因此意图将这些变化包括在权利要求和它们的等价物的范围内。
权利要求
1.雷达吸收复合材料，其包括置于基体材料的至少一部分中的并入CNT的纤维材料， 所述复合材料能够吸收在大约0. 10兆赫至大约60千兆赫之间频率范围内的雷达，所述并入CNT的纤维材料形成减小雷达反射率的第一层和驱散吸收的雷达能量的第二层。
2.权利要求1所述的复合材料，还包括多个过渡金属纳米颗粒。
3.权利要求2所述的复合材料，其中所述纳米颗粒包括铁。
4.权利要求1所述的复合材料，还包括在所述第一层和所述第二层之间的多个另外的层。
5.权利要求4所述的复合材料，其中所述多个另外的层包括从所述第一层向下至所述第二层在所述并入CNT的纤维材料上增加CNT密度的阶式梯度。
6.权利要求4所述的复合材料，其中所述多个另外的层包括从所述第一层向下至所述第二层在所述并入CNT的纤维材料上增加CNT密度的连续梯度。
7.权利要求1所述的复合材料，其中所述第一层和所述第二层包括独立的并入CNT的纤维材料。
8.权利要求7所述的复合材料，其中所述第一层包括并入CNT的玻璃纤维材料。
9.权利要求7所述的复合材料，其中所述第二层包括并入CNT的碳纤维材料。
10.权利要求1所述的复合材料，其中所述CNT以所述复合材料的按重量计大约 0. 001%至按重量计大约20%之间的范围存在。
11.权利要求1所述的复合材料，其中所述并入CNT的纤维材料包括选自玻璃、碳和陶瓷的纤维材料。
12.权利要求1所述的复合材料，其中并入在所述纤维材料上的所述CNT在所述复合材料中具有控制的方向。
13.制造雷达吸收复合材料的方法，所述复合材料包括置于基体材料的至少一部分中的并入CNT的纤维材料，所述复合材料能够吸收在大约0. 10兆赫至大约60千兆赫之间的频率范围内的雷达，所述并入CNT的纤维材料形成减小雷达反射率的第一层和驱散吸收的雷达能量的第二层，所述方法包括以基体材料中并入CNT的纤维材料的控制方向，将所述并入CNT的纤维材料放置在所述基体材料的一部分中，并且固化所述基体材料，其中所述并入CNT的纤维材料的所述控制方向控制在其上并入的CNT的相对方向。
14.面板，其包括复合材料，所述复合材料包括置于基体材料的至少一部分中的并入 CNT的纤维材料，所述复合材料能够吸收在大约0. 10兆赫至大约60千兆赫之间的频率范围内的雷达，所述并入CNT的纤维材料形成减小雷达反射率的第一层和驱散吸收的雷达能量的第二层，所述面板适合作为运输器或者导弹的结构元件，用于秘密行动应用中。
15.运输器，其包括权利要求14所述的面板，其中并入在所述纤维材料上的所述CNT在所述复合材料中具有控制的方向。
16.权利要求15所述的运输器，其中所述运输器选自船、飞机和地面交通工具。
17.射弹，其包括权利要求14所述的面板，其中并入在所述纤维材料上的所述CNT在所述复合材料中具有控制的方向。
全文摘要
雷达吸收复合材料包括置于基体材料的至少一部分中的并入(CNT)的纤维材料。该复合材料吸收在大约0.10兆赫至大约60千兆赫的频率范围内的雷达。并入CNT的纤维材料形成减小雷达反射率的第一层和驱散雷达能量的第二层。制造该复合材料的方法包括以基体材料中并入CNT的纤维材料的控制方向将并入CNT的纤维材料放置在基体材料的一部分中，并且固化基体材料。该复合材料可以形成面板，面板适合作为运输器或者导弹的结构元件，用于秘密行动应用中。
文档编号B32B9/00GK102458825SQ201080028139
公开日2012年5月16日 申请日期2010年4月23日 优先权日2009年4月24日
发明者H·C·马里基, T·K·沙 申请人:应用纳米结构方案公司