專利名稱：帶有纖維胎的氣凝膠復(fù)合材料的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明的領(lǐng)域涉及氣凝膠復(fù)合材料。更具體地說，本發(fā)明涉及氣凝膠復(fù)合材料，其中與現(xiàn)有的氣凝膠復(fù)合材料產(chǎn)品相比，得到的復(fù)合材料在一種或多種以下特性上顯示出改善的性能減少的氣凝膠燒結(jié)；較高的溫度性能；改善的柔韌性和懸垂性；改善的耐久性；降低的氣凝膠顆粒散落；增強的x-y平面導(dǎo)熱性；增強的x-y平面導(dǎo)電性；增強的射頻干擾(RFI)和/或電磁干擾(EMI)衰減；增強的紅外輻射(IR)抑制；和/或增強的抗燒穿性。纖維增強材料優(yōu)選是膨松纖維結(jié)構(gòu)(纖維胎)、個體隨機取向的短微纖維以及傳導(dǎo)層的結(jié)合。更具體而言，兩種纖維增強材料均基于有機(例如，熱塑聚酯)或耐火(例如二氧化硅)纖維。
已經(jīng)改進保溫材料，以解決大量物理問題。已知剛性聚合泡沫材料和玻璃纖維絕熱板作為絕熱體，在諸如制冷、土木建筑和供暖系統(tǒng)的領(lǐng)域中用于低溫和高溫應(yīng)用。諸如那些由玻璃纖維制造的撓性纖維胎已經(jīng)在需要柔韌性、低密度以及用以填充空隙的膨脹能力，諸如土木建筑應(yīng)用中使用。人們改進氣凝膠，更具體而言是氣凝膠復(fù)合材料，以期結(jié)合兩類材料的強度。
氣凝膠是一類基于其結(jié)構(gòu)，即低密度、開孔結(jié)構(gòu)、大表面積(通常是900m2/g或更高)和亞納米級孔徑的材料。超臨界和亞臨界流體萃取技術(shù)通常用于從材料的脆性孔中萃取流體。已知各種不同的氣凝膠復(fù)合材料，其可以是無機或有機的。無機氣凝膠通?；诮饘俅见}，并且包括，諸如二氧化硅、碳化物和氧化鋁的物質(zhì)。有機氣凝膠包括碳氣凝膠和聚合氣凝膠，例如聚酰亞胺。
基于二氧化硅的低密度氣凝膠(0.02-0.2g/cc)是優(yōu)良的絕熱體，優(yōu)于100和大氣壓下導(dǎo)熱率為10mW/m-K或更低的最佳硬質(zhì)泡沫。氣凝膠主要通過將傳導(dǎo)(用于將熱傳遞通過納米結(jié)構(gòu)的低密度、彎曲路徑)、對流(非常小的孔徑使對流最小化)和輻射(IR抑制摻合物可以容易地分散到整個氣凝膠基質(zhì)中)最小化而起絕熱體的作用。根據(jù)配方，它們可以在550℃和更高的溫度下很好地作用。但在整體狀態(tài)下，它們趨于脆性并易碎，并因此不能很好地適用于實驗室之外的大多數(shù)應(yīng)用中。
美國專利No.5306555(Ramamurthi等)公開了一種整體氣凝膠與分散于整體氣凝膠中的纖維形成的氣凝膠基質(zhì)復(fù)合材料，以及該氣凝膠基質(zhì)復(fù)合材料的制備方法。纖維可以是不同厚度的長或短纖維、單晶纖維、礦物棉、玻璃棉，甚至是顆粒。增強材料的組成是氧化物，例如SiO2和Al2O3(纖維、單晶纖維和棉)和碳、金屬，以及各種氧化物(顆粒)。優(yōu)選的纖維是玻璃棉和褐塊石棉。纖維可以是隨意分布或定向的。它們也可以是單獨纖維、纖維束、墊狀或片狀、織造或非織造的形式。氣凝膠基質(zhì)復(fù)合材料基本上是無斷裂和基本上無體積收縮的。復(fù)合材料是通過將凝膠前體浸入織造或非織造的預(yù)制纖維，隨后在超臨界條件下干燥濕凝膠而形成。產(chǎn)物可以在約3-7小時的范圍內(nèi)得到，但是主要缺點是彈性模量高，使產(chǎn)物同工業(yè)生產(chǎn)的一樣非常僵硬。Ramamurthi等人的制品因其在氣凝膠基質(zhì)區(qū)域結(jié)構(gòu)形成斷裂而在使用時提高了柔韌性。第二個缺點是氣凝膠基質(zhì)復(fù)合材料的導(dǎo)熱率還相對較高(與環(huán)境條件下本發(fā)明優(yōu)選實施方案的8.6-14mW/m-K相比，為環(huán)境條件下18-21W/m-K)。
美國專利No.5789075(Frank等)在Ramamurthi等人之后公開了與Ramamurthi等人相同的結(jié)構(gòu)。除了所述結(jié)構(gòu)從模塑中除去后，F(xiàn)rank等人的復(fù)合材料以受控方式有意斷裂。據(jù)稱受控斷裂為所得復(fù)合材料賦予了額外的柔韌性。適合的纖維是隨意的或有序的單個纖維，優(yōu)選長度為至少1cm?？梢允褂镁W(wǎng)狀或墊狀纖維。多個網(wǎng)狀或墊狀纖維可以互相疊放。在纖維墊層狀排列的情況下，在從一層到下一層方向上的變化被認為是有利的。雖然說明書和權(quán)利要求公開的生產(chǎn)方法包括步驟(b)“向溶膠中加入纖維”，但實施例只公開了將不含纖維的溶膠加入聚酯或玻璃纖維網(wǎng)中。單個隨機分散的纖維未與纖維網(wǎng)結(jié)合使用。
美國專利No.5972254(Sander)公開了超薄預(yù)壓縮的纖維增強的氣凝膠蜂巢結(jié)構(gòu)催化劑整料。氣凝膠、干凝膠、沸石和其它低密度材料的薄板或整料在三維的兩個方向上用預(yù)壓縮的纖維增強。金屬醇鹽、水和催化劑的混合物傾入含預(yù)先拉緊的增強纖維的氣體可 透模型中，所述纖維在限定的間隔互相正交流動，隨后聚合并超臨界干燥。
美國專利No.5973015和6087407(Coronado等)描述了用有機前體，例如，甲醛浸入預(yù)制纖維而制備的氣凝膠復(fù)合材料。據(jù)稱得到的復(fù)合材料具有機械穩(wěn)定性。在附圖中描述的增強纖維縱向排列并且在附圖中顯示呈平面結(jié)構(gòu)。產(chǎn)物具有在空氣中于高熱負荷下熱穩(wěn)定性相對較低，以及對許多應(yīng)用而言柔韌性不夠的缺點。
美國專利No.6068882(Ryu等)公開了由Aspen System公司在先制造和銷售的氣凝膠復(fù)合材料。產(chǎn)物的氣凝膠成份是氣凝膠粉末而非氣凝膠整料。因此，產(chǎn)物的彎曲導(dǎo)致明顯的大量粉末脫落。熱性能與單獨的氣凝膠整料相比大大降低?，F(xiàn)有的產(chǎn)物很硬，并且容易破裂或斷裂。
因此，現(xiàn)有的氣凝膠復(fù)合材料因以下一個或多個原因，對許多用途而言是不穩(wěn)定的低柔韌性、低耐久性、當(dāng)暴露于熱量時過多的氣凝膠燒結(jié)、低于理想導(dǎo)熱率、x-y導(dǎo)熱性和/或?qū)щ娦圆蛔?、RFI-EMI衰減差，和/或抗燒穿性不足。
本發(fā)明針對解決這些問題而進行了研究。因此，本發(fā)明的目的在于制備顯示以下一個或多個特性的改進氣凝膠復(fù)合材料結(jié)構(gòu)低燒結(jié)/高熱溫度性能；改進的柔韌性，特別是低導(dǎo)熱率、懸垂性或順服性；增強的x-y導(dǎo)熱率和/或?qū)щ娐?；增強的RFI-EMI衰減；和/或增強的抗燒穿性。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及在下列一個或多個方面比以前的氣凝膠復(fù)合材料顯示出改進性能的氣凝膠復(fù)合材料柔韌性、耐久性、氣凝膠燒結(jié)、x-y導(dǎo)熱率和/或?qū)щ娐?、RFI和EMI衰減和抗燒穿性。
更特別地，本發(fā)明涉及有兩個部分，即增強纖維和氣凝膠基質(zhì)的復(fù)合材料，其中增強纖維是膨松纖維結(jié)構(gòu)形式(即，纖維胎)，優(yōu)選基于熱塑聚酯或二氧化硅纖維，更優(yōu)選與單個隨機分散的短纖維(微纖維)結(jié)合。膨松纖維胎增強材料的使用使得未負載的氣凝膠體積最小化，同時通常改善了氣凝膠的熱性能，不會象現(xiàn)有技術(shù)一樣降解。而且，當(dāng)氣凝膠基質(zhì)被膨松纖維胎材料，特別是由非常低纖度的纖維構(gòu)成的連續(xù)非織造的纖維胎增強時，得到的復(fù)合材料至少保留了高柔韌性、懸垂性形式的整料氣凝膠的熱特性，使復(fù)合材料適于例如服裝領(lǐng)域。
在非常高的熱負荷下，例如那些通過氣體/氧火炬火焰的直接表面接觸產(chǎn)生的熱負荷，整料氣凝膠可以在數(shù)秒內(nèi)迅速燒結(jié)并收縮。當(dāng)氣凝膠通過膨松纖維胎和微纖維結(jié)合增強時，如本發(fā)明的一個實施方案，絕熱結(jié)構(gòu)的收縮、燒結(jié)和最終破壞的速率可以延遲一個或多個數(shù)量級的時間，即燒穿時間從數(shù)秒增加至數(shù)小時。
更特別的是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)還包括導(dǎo)熱層的氣凝膠復(fù)合材料有助于改進復(fù)合材料的熱性能。例如，放置在復(fù)合材料中心的碳纖維布或單向性碳纖維的兩個正交層在高熱負荷下形成了熱穿透阻隔層(thermalbreakthrough barrier)，對IR高度不透過，以及形成在復(fù)合材料的x-y平面上將熱量傳播出去的熱消耗層結(jié)構(gòu)。更特別的是，可以選擇在復(fù)合材料的中間，貫穿整個氣凝膠復(fù)合材料厚度的導(dǎo)熱層，以對復(fù)合材料的硬度具有最小影響。而且，如果需要，該層可以具有可塑性或內(nèi)在的順服性，以使得到的氣凝膠順服，例如，當(dāng)復(fù)合材料彎曲時，放置在氣凝膠復(fù)合材料制品內(nèi)層的銅線網(wǎng)賦予其順服性和可變形性。另外，導(dǎo)熱網(wǎng)也提供了抗RFI和EMI性。
以下更詳細地描述本發(fā)明的這些和其它實施方案。
附圖簡述

圖1說明本發(fā)明的常規(guī)制備方法。
圖2是本發(fā)明氣凝膠復(fù)合材料的示意圖。
圖3是用作本發(fā)明增強材料的3層層壓材料的分解圖。
圖4是用作本發(fā)明增強材料的另一備選3層層壓材料的分解圖。
圖5是氣凝膠復(fù)合材料的局部分解圖，顯示了使用長纖維胎在宏觀上和微單絲在微觀上增強的復(fù)合材料。
圖6是用于本發(fā)明的另一備選5層層壓材料的分解圖。
圖7是所制備的本發(fā)明的5種氣凝膠復(fù)合材料在一定溫度范圍內(nèi)的導(dǎo)熱率圖。
優(yōu)選實施方案的描述氣凝膠是一類在高于溶劑臨界點的溫度和壓力下，通過從開孔聚合材料負載的凝膠結(jié)構(gòu)的孔中除去流動的空隙間溶劑相而形成的材料。在全部溶劑的抽提過程中，通過將溶劑相保持在臨界壓力和溫度以上，通過液體從非常小的孔蒸發(fā)產(chǎn)生的強毛細力引起收縮和孔破裂還未被認識。氣凝膠通常具有低堆積密度(約0.15g/cc或更低，優(yōu)選約0.03-0.3g/cc)、非常高的表面積(通常為約400-1,000m2/g和更高，優(yōu)選約700-1000m2/g)、高孔隙率(約95％和更大，優(yōu)選大于約97％)，以及相對大的孔體積(大于約3.8mL/g，優(yōu)選約3.9mL/g和更高)。在無定形結(jié)構(gòu)中，這些特性的結(jié)合對任何粘結(jié)的固體材料產(chǎn)生最低的導(dǎo)熱率值(在37℃和1個大氣壓下為9-16mW/m-K)。
對于被動絕緣體而言，氣凝膠的一個最有吸引力的應(yīng)用是以最低的能量消耗保持恒定溫度或物體和其環(huán)境之間有效的δ溫度。整料氣凝膠結(jié)構(gòu)在破裂之前通常具有最小的柔韌性(舉例來說，二氧化硅氣凝膠整料在0.1g/cc密度下具有0.5Mpa的撓曲模量)。
本發(fā)明的氣凝膠復(fù)合材料包括兩相。第一相是低密度氣凝膠基質(zhì)，而第二相是增強相。這個增強相主要由膨松纖維材料組成，優(yōu)選膨松纖維胎與一種或多種厚度、長度和/或高徑比明顯不同的纖維物質(zhì)組合。優(yōu)選的兩種纖維材料體系的組合是由短的、高徑比高的微纖維(一種纖維材料)分散于整個氣凝膠基質(zhì)，所述氣凝膠基質(zhì)滲入連續(xù)的膨松纖維胎(第二種纖維物質(zhì))而產(chǎn)生的。
本發(fā)明可以通過圖1-6理解。圖1描述了本發(fā)明的制備方法，其中凝膠前體11加入在一些固定模型結(jié)構(gòu)10中的增強纖維胎12中。圖2顯示了用無機或有機纖維胎21和氣凝膠基質(zhì)形成的本發(fā)明的氣凝膠復(fù)合材料20。圖3顯示了用凝膠前體與成形為連續(xù)膨松的纖維胎材料的微纖維材料混合，以產(chǎn)生圖4所示的復(fù)合材料。
本發(fā)明的氣凝膠基質(zhì)可以是有機的、無機的或其混合物。用于制備氣凝膠的濕凝膠可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的任何凝膠形成技術(shù)而制備例如將稀釋的金屬氧化物溶膠的pH和/或溫度調(diào)節(jié)至產(chǎn)生膠凝的點(R.K.Iler，Colloid Chemistry of Silica andSilicates，1954，第6章；R.K.Iler，The Chemistry of Silica，1979，第5章，C.J.Brinker和G.W.Scherer，Sol-Gel Science，1990，第2和3章)。適用于形成無機氣凝膠的材料是大部分能夠形成氧化物的金屬，例如硅、鋁、鈦、鋯、鉿、釔、釩等的氧化物。主要由水解的硅酸酯的醇溶液形成的凝膠因其容易得到并且成本低(醇凝膠)而特別優(yōu)選。
本領(lǐng)域技術(shù)人員同樣已知的是，有機氣凝膠可以由聚丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚氨酯、聚酰亞胺、聚糠醇、苯酚糠醇、三聚氰胺甲醛、間苯二酚甲醛、甲酚甲醛、苯酚甲醛、聚乙烯醇二醛、聚氰脲酸酯、聚丙烯酰胺、各種環(huán)氧化物、瓊脂、瓊脂糖等形成(參見例如，C.S.Ashley，C.J.Brinker和D.M.Smith，Journal of Non-Crystalline Solids，卷285，2001)。但是，作為高溫下在含氧氣氛中的絕熱制品，這些材料將會燒掉，因而不優(yōu)選用于本發(fā)明。
為方便起見，下面用形成無機氣凝膠的醇凝膠路線闡述本發(fā)明，但這并非為使本發(fā)明限制于任何特定類型的氣凝膠和/或制備方法。本發(fā)明可用于其它的氣凝膠和制備方法。
通常，用于形成無機氣凝膠的常規(guī)合成路線是將適合的金屬醇鹽的水解和縮合。最適合的金屬醇鹽是在各烷基上具有約1-6個碳原子，優(yōu)選1-4個碳原子的那些。所述化合物的具體例子包括四乙氧基硅烷(TEOS)、四甲氧基硅烷(TMOS)、四正丙氧基硅烷、異丙醇鋁、仲丁醇鋁、異丙醇鈰、叔丁醇鉿、異丙醇鎂鋁、異丙醇釔、異丙醇鈦、異丙醇鋯等。在二氧化硅前體的情況下，這些材料可以在低pH下部分水解和穩(wěn)定，作為聚硅酸酯的聚合物，例如聚二乙氧基硅氧烷。這些材料可以醇溶液的形式從市場購買(例如，Silbond40，40％二氧化硅含量，Silbond Corporation)。預(yù)聚合的二氧化硅前體特別優(yōu)選用于本發(fā)明的氣凝膠復(fù)合材料制品。
適合于形成低溫下使用的氣凝膠的材料是基于氧化物形成金屬的非耐火金屬醇鹽。優(yōu)選的所述金屬是硅和鎂及其混合物。對于高溫應(yīng)用而言，適合的醇鹽通常是將形成氧化物的耐火金屬醇鹽，例如二氧化鋯、氧化釔、氧化鉿、氧化鋁、二氧化鈦、二氧化鈰等，以及它們的混合物，例如二氧化鋯和氧化釔。也可以使用耐火金屬與非耐火金屬混合物，例如鋁與硅和/或鎂。將多于一種金屬氧化物基質(zhì)材料用于氣凝膠結(jié)構(gòu)的優(yōu)點在于IR不透性的增強，這是通過提供吸收更寬波長范圍的輻射的化學(xué)官能團而實現(xiàn)的。
可以加入精細分散的摻雜劑，例如碳黑、二氧化鈦、鐵氧化物、碳化硅、硅化鉬、鎂氧化物、其中烷基含1-4個碳原子的聚二烷基硅氧烷等，以通過增加產(chǎn)品對IR傳遞的不透明度而改善高溫下的熱性能。所述摻雜劑的適合用量通常是最終復(fù)合材料的約1-20重量％，優(yōu)選約2-10重量％。
在無機氣凝膠形成方法中，主要變量包括醇鹽的類型、溶液pH、以及醇鹽/醇/水之比。控制變量就可以控制在從“溶膠”狀態(tài)向“凝膠”狀態(tài)整個轉(zhuǎn)變過程中基質(zhì)種類的生長和聚集。盡管前體溶液的pH和反應(yīng)物的摩爾比對所得氣凝膠的特性影響很大，但在本發(fā)明中可以使用能夠形成凝膠的任何pH和摩爾比。
溶劑通常是低級醇，即具有1-6個，優(yōu)選2-4個碳原子的醇，盡管也可使用其它液體，如本領(lǐng)域已知的。其它可用的液體的例子包括但不限于，乙酸乙酯、乙酰乙酸乙酯、丙酮、二氯甲烷等。
另一選擇，也可以使用以下方法中的任一種以制備本發(fā)明的氣凝膠復(fù)合材料制品，但優(yōu)選能夠得到最低密度和/或最佳絕熱制品的方法。例如，在制備凝膠的第一可選方案中，通過在水中進行酸化，使水溶性的堿金屬氧化物前體凝膠化，以制備水凝膠。硅酸鈉已經(jīng)被廣泛用于這一目的?？梢酝ㄟ^離子交換和/或通過隨后用水洗滌形成的凝膠而從硅酸前體中除去鹽副產(chǎn)物?？梢允褂脴O性有機溶劑，例如乙醇、甲醇或丙酮，通過交換從凝膠的孔中除去水。得到的干凝膠具有的結(jié)構(gòu)與在相似溶劑中，通過凝膠的超臨界萃取而直接形成的結(jié)構(gòu)相似。第二可選方法是通過化學(xué)改性處于其濕凝膠態(tài)的基質(zhì)材料，將表面羥基轉(zhuǎn)化為三甲基甲硅烷基醚，降低溶劑/孔內(nèi)界面上的破壞性毛細管壓力(例如參見US5877100)，使氣凝膠材料在低于溶劑臨界點的溫度和壓力下干燥。
對于含低溫絕熱體的二氧化硅氣凝膠而言，目前優(yōu)選的配料是四乙氧基硅烷(TEOS)、水和乙醇(EtOH)。TEOS與水的優(yōu)選比例是約0.2-0.5∶1，TEOS與EtOH的優(yōu)選比例是約0.02-0.5∶1，以及優(yōu)選的pH是約2-9。配料溶液本身的pH是約5。可以使用任何酸以得到較低pH的溶液，HCl、H2SO4或HF是目前優(yōu)選的酸。為了產(chǎn)生較高的pH，NH4OH是優(yōu)選的堿。
對本發(fā)明的目的而言，膨松纖維胎定義為這樣的纖維材料，其顯示出堆積性能和某些彈性(有或無充分的體積恢復(fù)(full bulkrecovery))。優(yōu)選形式是該材料的軟網(wǎng)。膨松纖維胎增強材料的使用使得無支撐氣凝膠的體積最小化，同時避免了氣凝膠熱性能的大幅退化。纖維胎優(yōu)選是指纖維材料的薄層或薄片，通常用于填絮被，或用于填充物或包裝的材料，或作為絕熱的毛氈。
用于本發(fā)明的增強纖維材料是一層或多層膨松纖維胎。膨松纖維胎增強的使用使得無支撐氣凝膠的體積最小化，同時避免了氣凝膠熱性能的大幅退化。盡管“纖維胎”通常是梳毛或回絲纖維以形成薄片狀的纖維軟網(wǎng)得到的產(chǎn)物，例如Albany International的產(chǎn)品Primaloft，前提是它們充分疏松而“膨松”。纖維胎通常是指通常用于填絮被，或用于填充物或包裝的材料，或作為絕熱毛氈的纖維材料。適用于生產(chǎn)纖維胎的纖維相對精細，通常為15旦或更細，優(yōu)選10旦或更細。網(wǎng)的柔軟度是用于生產(chǎn)纖維網(wǎng)的相對精細、多方向取向纖維的副產(chǎn)物。
如果纖維胎充分含有很少的個體單絲(或纖維)，因而與相同材料的未增強氣凝膠體相比，不會明顯改變增強的復(fù)合材料的熱特性，那么對于本發(fā)明的目的而言，就是“膨松”的。通常這意味著當(dāng)檢查最終的氣凝膠復(fù)合材料的橫截面時，纖維的橫截面面積低于橫截面的總橫截面積的10％，優(yōu)選低于8％，最優(yōu)選低于5％。室溫和壓力下，優(yōu)選纖維胎的導(dǎo)熱率為50mW/m-K或更低，以促進低導(dǎo)熱率的氣凝膠復(fù)合材料形成。
檢測纖維胎是否在本發(fā)明范圍內(nèi)充分膨松的另一途徑是評價其壓縮率和回彈性。此時，膨松纖維胎是一種(i)其固有厚度的至少50％，優(yōu)選至少65％，最優(yōu)選至少80％被壓縮，以及(ii)在壓縮數(shù)秒后充分回彈，恢復(fù)為初始厚度的至少70％，優(yōu)選至少75％，最優(yōu)選至少80％。根據(jù)這一定義，膨松纖維胎是一種可以被壓縮除去空氣(脹量)而充分反彈至其原有尺寸和形狀的纖維胎。例如，HolofilTM纖維胎可以由其最初的1.5”厚度被壓縮至最小約0.2”，并且一旦除去負重就可以回彈至最初的厚度。該纖維胎可以視為含有1.3”空氣(脹量)和0.2”纖維。其被壓縮87％并基本上回彈至其初始厚度的100％。用于內(nèi)部絕熱(homeinsulation)的玻璃纖維胎可以被壓縮至類似程度并回彈至初始厚度的約80％，但回彈相當(dāng)慢。
此處使用的纖維胎基本上不同于纖維墊。纖維墊是“密集織造或稠密纏結(jié)的塊狀物”，即在相鄰纖維之間具有最小開放空間的密實并相對較硬的纖維結(jié)構(gòu)(如果有的話)。同時纖維墊通常具有大于25lbs/ft3(0.41g/cc)的密度，此處使用的膨松纖維胎具有更低的密度，即約0.1-16lbs/ft3(0.001-0.26g/cc)，優(yōu)選2.4-6.1lbs/ft3(0.04-0.1g/cc)。通常纖維墊的可被壓縮度低于約20％，并顯示出很少至沒有回彈性。在用纖維墊增強制備的氣凝膠復(fù)合材料中，墊纖維的橫截面積最多是總橫截面積的30-50％。
在凝膠形成液傾入后，優(yōu)選纖維胎至少保留其50％的厚度。
此處使用的纖維增強材料需要敞開，是因為纖維增強趨于沿z軸進行(按照熱流的方向)，通過起熱導(dǎo)管的作用而明顯增加了所得復(fù)合材料的導(dǎo)熱率。纖維胎具有高度校整(直)纖維，特別是在x-y水平面上，其比具有沿全部三個方向伸展的彎曲或卷曲纖維的相同密度的常規(guī)膨松纖維胎更硬。為了將z方向上的熱流最小化(如同大多數(shù)絕熱材料所需的)，纖維胎應(yīng)當(dāng)沿z軸(熱流的方向)具有低熱流。因此，適合的纖維胎具有足量的沿z軸定向的纖維，以保持膨松，但所述量不應(yīng)大到所得復(fù)合材料的絕熱特性被這些纖維影響的程度。沿z軸的纖維可以是不同于x和y軸的材料(優(yōu)選一種導(dǎo)熱率較低的)?？梢詫軸纖維制得更為迂回，使其比x-y方向的纖維提供更加曲折的導(dǎo)熱路徑。相同的纖維材料和方法可用于整個纖維胎，以使所有軸上的導(dǎo)熱最小化，但在很多絕熱應(yīng)用中，只涉及特定方向上的熱流，并且使用所述材料和方法會影響所得復(fù)合材料的柔性。理想的膨松纖維胎是一種帶有均勻分散于整個復(fù)合材料中的精細，卷曲纖維的纖維胎。
用膨松纖維胎生產(chǎn)的復(fù)合材料是柔性耐用的，具有低導(dǎo)熱率和良好的抗燒結(jié)性，氣凝膠復(fù)合材料的性能通過將隨機分布的微纖維混入復(fù)合材料而得以大幅增強，特別是微纖維在增加耐久性和減少粉塵的同時有助于耐燒結(jié)。短纖維增強材料(微纖維)對于復(fù)合材料性能的影響取決于很多變量，例如纖維排列、直徑、長度、高徑比(纖維長度/纖維直徑)、強度、模量、拉斷力(strain to failure)、熱膨脹系數(shù)以及纖維和基質(zhì)介面間的強度。微纖維是通過將其分散至凝膠前體液體并隨后使用該液體滲入膨松纖維而混入復(fù)合材料中的。
此處使用的微纖維的直徑通常在0.1-100μm范圍內(nèi)，具有高高徑比(L/d＞5，優(yōu)選L/d＞100)，并且相對均勻地分布于整個復(fù)合材料。因為較高的高徑比改善了復(fù)合材料性能，那么需要盡可能長的微纖維。但是，此處使用的纖維長度應(yīng)當(dāng)有所限制，以避免(至少是最小化)當(dāng)含微纖維的凝膠前體注入纖維胎時所選纖維胎起到的任何過濾作用。微纖維應(yīng)當(dāng)足夠短，以使膨松纖維胎的過濾作用最小化，但又足夠長，以便最大可能地影響所得復(fù)合材料的熱和機械性能。微纖維優(yōu)選具有200mW/m-K或更低的導(dǎo)熱率，以促進低導(dǎo)熱率的氣凝膠復(fù)合材料形成。
當(dāng)微纖維分散于溶膠中時，它們通?？焖俪两怠榱丝朔鲜鰡栴}，可以向溶膠中加入不會對形成凝膠產(chǎn)生負面影響的懸浮劑或分散劑。適合的懸浮劑/分散劑包括帶有顏料親合基團的大分子量嵌段共聚物(BYK-Chemie生產(chǎn)的Disperbyk184和192)的溶液等。試劑需要在至少微纖維分散于凝膠前體和溶膠凝膠化之間的時間段內(nèi)產(chǎn)生作用。
在特定的氣凝膠復(fù)合材料中使用的微纖維的用量、類型和/或尺寸，以及高徑比可以變化，以符合特定需求。例如，一種應(yīng)用可以涉及使用連續(xù)氣凝膠復(fù)合材料的不同溫度的絕熱區(qū)；可以制造這樣的復(fù)合材料，即多種微纖維存在于將與更高溫度區(qū)域接觸的復(fù)合材料的區(qū)域內(nèi)。類似地，不同微纖維(例如不同材質(zhì)、不同高徑比，尺寸)可以混入上述區(qū)域，以取得最佳絕熱性能。所述微纖維的改變可以通過使用不同懸浮劑和/或微纖維進行，使微纖維以不同速度沉降于復(fù)合材料中并因此分布于不同位置。
適合形成膨松纖維胎和微纖維的纖維材料包括任何纖維形成材料。特別適合的材料包括玻璃纖維、石英、聚酯(PET)、聚乙烯、聚丙烯、聚苯并咪唑(PBI)、聚亞苯基苯并二噁唑(PBO)、聚醚醚酮(PEEK)、多芳基化合物、聚丙烯酸酯、聚四氟乙烯(PTFE)、聚間亞苯基二胺(Nomex)、聚對亞苯基對苯二甲酰胺(Kevlar)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)，例如SpectraTM、novoloid樹脂(Kynol)、聚丙烯腈(PAN)、PAN/碳和碳纖維。
雖然相同的纖維材料可用于纖維胎和微纖維，但也可以使用不同材料的組合。一種所述組合是膨松玻璃纖維胎和和分布于其中的碳微纖維的組合。
如所指出，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，纖維胎和微纖維增強的組合增強了抗燒結(jié)性。這可以通過在將凝膠前體傾入纖維胎之前，將適合材料的微纖維，例如碳單絲混入凝膠前體(通常與適合的非反應(yīng)性分散劑結(jié)合)中而完成。圖5是所述凝膠復(fù)合材料的分解圖，其中復(fù)合材料用纖維胎51在粗纖維水平和碳纖維單絲52在細纖維水平上進行增強。當(dāng)分散于二氧化硅基質(zhì)中時，碳微纖維提供了IR不透明化和微觀增強的結(jié)合，使得不耐火金屬氧化物，例如二氧化硅在更高溫度下的熱和機械性能相對于未增強和不透明二氧化硅大大提高。
在本發(fā)明的另一實施方案中，膨松增強纖維胎以圖3、4和6所示的多層層壓材料形式使用。除了含有纖維材料胎之外，層壓材料還可以含有有助于為最終產(chǎn)品提供特定特征的材料層。例如，在x-y平面中含有金屬層，例如網(wǎng)能夠改善x-y的導(dǎo)熱性和/或?qū)щ娦?、RFI-EMI衰減、復(fù)合材料固定于載體結(jié)構(gòu)的能力，和/或提供額外的物理強度。盡管任何金屬均可用于制備金屬網(wǎng)，但銅和不銹鋼是目前優(yōu)選的。適合的網(wǎng)可以由直徑約0.001-0.1英寸、優(yōu)選約0.01-0.05英寸的金屬絲制成，并且金屬絲間距可以從象紗窗一樣緊密至0.3英寸。
當(dāng)額外的層是高(＞1W/m-K)導(dǎo)熱率的材料，例如碳纖維、碳化硅或金屬時，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)得到的復(fù)合材料顯示出明顯增強的將熱量快速分散出多層復(fù)合材料的x-y平面的能力，進一步提高了高熱量負載下復(fù)合材料的耐久性。
圖3顯示了一種3層層壓材料，由一層膨松纖維胎32、精細的銅網(wǎng)31和第二層膨松纖維胎32組成。圖4顯示了另一種3層層壓材料，由一層膨松纖維胎42、碳纖維織造織物41以及第二層纖維胎42組成。雖然圖示的這些層壓材料是對稱的，但這是優(yōu)選方案且并不構(gòu)成限制。
當(dāng)金屬網(wǎng)用作一個或多個中間層時，其也為制得的氣凝膠復(fù)合材料提供了這樣的優(yōu)點不僅具有懸垂性或柔韌性，而且還是順服的，即彎曲之后仍保持其形狀。
將傳導(dǎo)率高的層引入復(fù)合材料的其它方法包括金屬薄片，其中將薄片部分切割并彎出平面之外。這些彎曲的部分作為傳導(dǎo)層和復(fù)合材料其余部分之間的固定物。類似地，也可以使用金屬箔條，或所述材料的組合。
傳導(dǎo)層具有大量的次要益處?？梢詫⒑饘賯鲗?dǎo)層的氣凝膠復(fù)合材料變形為某個形狀并保持這一形狀。圖3的復(fù)合材料可以變形為簡單和復(fù)雜的曲率。其僅能回彈至有限的程度，但可以有效地塑性變形，從而保持某個形狀。傳導(dǎo)層的其它益處在于其通常由結(jié)構(gòu)纖維(堅固和連續(xù))構(gòu)成。該傳導(dǎo)層可作為連接件材料，通過它可以驅(qū)動機械結(jié)合件。結(jié)合件可以緊扣于復(fù)合材料或傳導(dǎo)層本身中。
復(fù)合材料負擔(dān)的機械性負重可以通過金屬傳導(dǎo)層傳遞至結(jié)合件并傳入其它結(jié)構(gòu)中。一個例子是將氣凝膠復(fù)合材料結(jié)合至汽車底盤，起隔熱層的作用。如果增強材料被適當(dāng)磁化，那么可以將其與含鐵或磁性結(jié)構(gòu)連接，而無需機械結(jié)合件。通過傳導(dǎo)層傳遞的熱量可以排入環(huán)境和/或冷源中(輻射、對流)，或者用于驅(qū)動次級過程。例如，過量的熱量可直接使用(加熱水等)，或通過Pelier元件等轉(zhuǎn)化為電能?？梢匀绱嗽O(shè)計氣凝膠復(fù)合材料，使殼層的較熱一側(cè)在表面附近具有傳導(dǎo)層，僅在安裝了Peltier元件的點上將熱流流向殼層的較冷一側(cè)。高導(dǎo)熱率纖維的例子包括石墨、碳化硅、銅、不銹鋼、鋁等。
圖6是層壓材料的分解圖，該層壓材料由纖維胎層61、碳化硅氈層62、細銅網(wǎng)63、碳化硅氈層62和纖維胎層61組成。
在確定待制備的氣凝膠后，制備合適的金屬醇鹽的醇溶液。氣凝膠形成溶液的制備是本領(lǐng)域公知的。參見，例如S.J.Teichner等，Inorgabic Oxide Aerogel，Advances in Colloid and InterfaceSciennce，卷5，1976，245-273頁，以及L.D.LeMay等，Low-DensityMicrocellular Material，MRS Bulletin，卷15，1990，19頁。
盡管通常使用單一的醇鹽-醇溶液，但也可以將兩種或更多的醇鹽-醇溶液用于配制混合的氧化物氣凝膠。在醇鹽-醇溶液形成后，加入水以進行水解，使得金屬氫氧化物以“溶膠”態(tài)出現(xiàn)。使用四乙氧基硅烷作為例子的水解反應(yīng)如下(1)為了形成氣凝膠整料，該溶膠態(tài)醇鹽溶液隨后老化充分長的一段時間(通常過夜)，使得發(fā)生縮合反應(yīng)(如式2所示)，并形成前體，之后超臨界干燥為氣凝膠。
(2)通過以下具體實施例進一步詳細描述和解釋本發(fā)明，其中描述了根據(jù)本發(fā)明制備氣凝膠復(fù)合材料，以及由此得到的實驗結(jié)果。除非另有說明，所有的份和百分比均按重量計。
實施例1將一段(2’×3’×1/4”)購自3M Company的聚酯ThinusulateLiteLoft絕熱材料置于有壁容器中。將1300ml市售預(yù)水解的二氧化硅前體(Silbond H-5)與1700ml 95％工業(yè)酒精混合。攪拌溶液15分鐘。隨后通過緩慢加入HF(溶液總體積的2％)并攪拌，使溶液凝膠化。將得到的溶液傾入預(yù)先置于容器中的殼層中。在幾分鐘內(nèi)發(fā)生凝膠化。新鮮“殼凝膠”在密封的乙醇浴中于50℃老化過夜。通過亞臨界和超臨界CO2萃取超過四天，除去被凝膠吸收的醇。
得到的氣凝膠復(fù)合材料所具有的密度為約0.1g/cc。通過ThinHeater Thermal Conductivity Test(ASTM C1114-98)測定的氣凝膠復(fù)合材料的導(dǎo)熱率為16.6mW/m°K。采用相同原料和制造方法制備的純氣凝膠整料的導(dǎo)熱率為17.4mW/m°K。
氣凝膠復(fù)合材料非常柔韌。可以將其懸垂繞過一個人的手臂而無外觀損壞。該“懸垂測試”相當(dāng)于半徑約2”的曲率，180°彎曲。
當(dāng)將殼層經(jīng)受丙烷、液化石油氣和甲基乙炔-丙二烯(MAPP)氣的混合物，以及氧乙炔火炬火焰時，其表現(xiàn)出顯著的抗傳熱和抗熱降解/燒結(jié)性。如果用火焰將殼層從一側(cè)加熱，另一側(cè)可以用裸露的皮膚接觸而沒有損傷。當(dāng)直接暴露于火焰時，單獨的聚酯纖維胎快速降解。而聚酯纖維胎增強的氣凝膠復(fù)合材料在很大程度上抵御了聚酯的熱降解(對于經(jīng)受丙烷火炬火焰的1/4”厚的樣品，瞬時燒穿約40秒燒穿)。只要聚酯保留于氣凝膠基質(zhì)中，復(fù)合材料就能夠保持柔韌性并具有較低的導(dǎo)熱率。如果火焰過于接近于氣凝膠復(fù)合材料，將會發(fā)生燒穿。
實施例2重復(fù)實施例1的步驟，除了用帶有聚乙烯醇粘結(jié)劑的密度為65g/m2的膨松二氧化硅纖維結(jié)構(gòu)(Quartzel，來自Saint-Gobain Quartz)代替聚酯纖維胎。
在防護加熱板(guarded hotplate)(ASTM C-177)上進行測試，得到的二氧化硅纖維胎/二氧化硅氣凝膠復(fù)合材料的導(dǎo)熱率為15.0mW/m-K。復(fù)合材料的柔韌性低于實施例1的氣凝膠-聚酯殼層，但仍然顯著。非常柔韌但不能懸垂相同的程度。氣凝膠復(fù)合材料的密度為0.113g/cc。復(fù)合材料的厚度約3mm。當(dāng)暴露于明火時，該復(fù)合材料的抗熱降解性優(yōu)于實施例1的產(chǎn)物。
由于纖維的存在，使得氣凝膠的燒結(jié)顯示最小。將氧乙炔火焰置于樣品下5-6”，使得火焰的頂部與殼層的底部接觸。在向火焰暴露5小時后，樣品的底表面可見輕微燒結(jié)。樣品的上表面在實驗過程中可以用裸手接觸。根據(jù)殼層和火焰源之間的距離，氣凝膠復(fù)合材料的頂部溫度在150-230℃之間變化。殼層的底部發(fā)出桔黃色-黃色的光。用高溫計單次讀取殼層底部黃色部分的溫度，為1100℃。
實施例3重復(fù)實施例1和2的步驟，除了用聚酯/碳化硅/-16銅網(wǎng)/碳化硅/聚酯的5層纖維層壓材料代替增強纖維胎。
導(dǎo)熱率(通過ASTM C-177測試)為12.5mW/m-K(平均)。復(fù)合材料不是很柔韌性。層壓材料的厚度為10.3mm。銅網(wǎng)通過將點負載(pointload)擴展到更大的面積而改善了x-y導(dǎo)熱率。銅網(wǎng)也可以提供EMI-RFI屏蔽。由于增強聚酯和碳化硅纖維的存在，氣凝膠的燒結(jié)顯示最小。
實施例4重復(fù)實施例3的步驟，除了由聚酯纖維胎、帶有聚合粘結(jié)劑的單向碳纖維、輕質(zhì)銅網(wǎng)和膨松聚酯纖維胎的4層纖維層壓材料組成增強材料。
導(dǎo)熱率(通過ASTM C-177測試)為14.1mW/m-K(平均)。復(fù)合材料幾乎沒有柔韌性。層壓材料的厚度為8.0mm。由于增強纖維的存在，氣凝膠的燒結(jié)最小。
實施例5重復(fù)實施例3的步驟，除了增強材料的一側(cè)由二氧化硅氈、不銹鋼網(wǎng)和二氧化硅氈的約6”的3層纖維層壓材料組成。還制備第二塊增強氣凝膠復(fù)合材料，其中銅網(wǎng)代替了不銹鋼。
導(dǎo)熱率(通過ASTM C-177測試)為12.4mW/m-K(平均)。復(fù)合材料一定程度上柔韌，并且是順服的，能夠保持為其彎曲的形狀。層壓材料的厚度為5.3mm。在火焰實驗中，使用放置于距復(fù)合材料底部6”的氧乙炔火炬，并且接觸面積為約2英寸直徑(發(fā)紅色-桔紅色光)，由于增強纖維的存在，氣凝膠的燒結(jié)顯示最小。復(fù)合材料邊緣的溫度為120℃(熱電偶接觸穿過頂部的鋼網(wǎng))，而接觸中心兩英寸之外(盡管仍然在火焰正上方)的溫度為60℃，處于穩(wěn)態(tài)條件。
用銅網(wǎng)代替了不銹鋼網(wǎng)的氣凝膠復(fù)合材料顯示出相同的效果。
實施例6重復(fù)實施例2的步驟，除了向二氧化硅溶膠中加入量中其它兩種成分。第一種是低纖度碳纖維(Pyrograf III，來自Pyrograf產(chǎn)品的Grade PR-11-AG，Zenia，OH。)第二種是分散劑(來自BYK-Chemie的Disperbyk 184)。將2g碳纖維和6g分散劑加入1000ml燒杯中的750ml乙醇中。將燒杯置于冰浴并使用Misonix 2020聲波破碎器以全功率進行聲波破碎1小時，打碎纖維團塊并形成目測穩(wěn)定至少一小時的懸浮液。當(dāng)將懸浮液滴置于玻璃片上并使其成片時，不會很快形成纖維團塊。
得到的二氧化硅纖維胎/碳纖維/二氧化硅氣凝膠復(fù)合材料的導(dǎo)熱率為14.8mW/m-K(ASTM C-177)。復(fù)合材料的柔韌性略低于實施例2氣凝膠的殼層(殼層#2)，但仍然很明顯。氣凝膠基質(zhì)在彎曲時宏觀上趨于開裂。氣凝膠復(fù)合材料的密度約為0.12g/cc。復(fù)合材料的厚度為約3mm。
當(dāng)暴露于明火時，該復(fù)合材料的抗熱降解性優(yōu)于實施例2的氣凝膠殼層。
將MAPP氣體火炬用作火源。當(dāng)施用于單獨的石英纖維胎時，火炬將會使纖維胎縮攏并最終熔化。MAPP氣體火炬與用于殼層#2的效果類似。如果將火炬噴嘴接近殼層#2，最后出現(xiàn)降解/燒結(jié)和燒穿。僅僅除底表面之外，該實施例的短碳纖維增強的氣凝膠纖維胎顯示未降解。使用MAPP氣體火炬不會燒穿。在實驗過程中，樣品的頂部可以用裸手接觸。根據(jù)火炬放置的距離，殼層的底部發(fā)桔黃-黃色-白色光。氣凝膠燒結(jié)顯示最小。長纖維和微纖維的結(jié)合增強遠勝于單獨的長纖維增強。
實施例7為了評價各種增強體系對于本發(fā)明的一種或多種實施方案的氣凝膠復(fù)合材料的效果，根據(jù)實施例1的方法制備一系列復(fù)合材料，但改變增強材料。使用適合的溶膠滲入膨松增強材料并隨后進行超臨界干燥以制備氣凝膠復(fù)合材料。圖7顯示了以下樣品的熱性能與溫度關(guān)系的結(jié)果。
樣品A使用低于2旦的膨松聚酯纖維胎，其中纖維的橫截面積低于氣凝膠復(fù)合材料的總橫截面積的15％，并且在壓縮后，膨松纖維胎恢復(fù)至其初始厚度的75％。
樣品B使用由9μm纖維制備的石英棉，纖維胎密度為0.005g/cc，并且在壓縮后，膨松纖維胎恢復(fù)至其初始厚度的75％。
樣品C使用樣品B的纖維胎，并結(jié)合了基于干燥復(fù)合材料總重量的5重量％碳黑摻雜劑，和3％(相同基準)碳微纖維。碳黑是CabotVulcan碳黑。碳微纖維直徑為0.1-100μm，且長度為約1-2mm。使用了Disperbyk 184分散劑。
樣品D使用樣品B的纖維胎，并結(jié)合了基于干燥復(fù)合材料總重量的6重量％碳黑摻雜劑，和4％(相同基準)碳微纖維。碳黑是CabotVulcan碳黑。碳微纖維直徑為0.1-100μm，且長度為約1-2mm。使用了Disperbyk 184分散劑。
樣品E使用樣品B的纖維胎，并結(jié)合了基于干燥復(fù)合材料總重量的6重量％碳黑摻雜劑，4％(相同基準)碳微纖維以及10重量％聚二甲基硅氧烷摻雜劑。碳黑是Cabot Vulcan碳黑。碳微纖維直徑為0.1-100μm，且長度為約1-2mm。使用了Disperbyk 184分散劑。
樣品E可以經(jīng)受超過100,000次彎曲循環(huán)，其中的材料本身折疊，而熱性能不損失。
權(quán)利要求
1.一種用作柔韌、耐久、輕質(zhì)絕熱產(chǎn)品的含氣凝膠和增強結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料制品，其特征在于增強結(jié)構(gòu)含有與相同材料的未增強氣凝膠相比基本不會引起氣凝膠熱性能降低的膨松纖維胎。
2.一種用作柔韌、耐久、輕質(zhì)絕熱產(chǎn)品的含氣凝膠和增強結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料制品，其特征在于增強結(jié)構(gòu)含有充分膨松的纖維胎，在復(fù)合材料的橫截面中，可見的纖維胎的纖維橫截面積低于總橫截面積的10％。
3.權(quán)利要求1-2的復(fù)合材料制品，還含有直徑約為0.1-100μm，高徑比大于5的微纖維。
4.權(quán)利要求1-3的復(fù)合材料制品，還含有一種或多種導(dǎo)熱率等于或大于1W/m-k的高導(dǎo)熱率材料。
5.權(quán)利要求1-4的復(fù)合材料，其特征在于膨松纖維胎基本上由導(dǎo)熱率低于50mW/m-k的纖維組成。
6.權(quán)利要求1-5的復(fù)合材料，其特征在于膨松纖維胎在其z軸上具有足量纖維以提供膨松性，但又不會多至復(fù)合材料的絕熱特性被起熱導(dǎo)管作用的z軸纖維損害。
7.權(quán)利要求1-6的復(fù)合材料，還含有基于復(fù)合材料總重量為約1-20重量％的精細分散的摻雜劑。
8.權(quán)利要求1-7的復(fù)合材料，其特征在于膨松纖維胎的纖維具有約0.1-100μm的直徑，并且卷曲的纖維均勻分散于整個復(fù)合材料中。
9.權(quán)利要求1-8的復(fù)合材料，其特征在于將纖維胎至少壓縮至其厚度的65％，并且在壓縮約5秒后，可充分回彈至其初始厚度的至少75％。
10.權(quán)利要求12的復(fù)合材料，其中纖維胎的密度為約0.04-0.1g/cc。
11.權(quán)利要求3的復(fù)合材料，其特征在于微纖維的導(dǎo)熱率低于約200mW/m-k。
12.權(quán)利要求3和11的復(fù)合材料，其特征在于微纖維由這樣的材料組成，其抗燒結(jié)性大于膨松纖維胎、減少通過復(fù)合材料的紅外輻射多于膨松纖維胎、衰減射頻波或衰減電磁波。
13.權(quán)利要求3-12的復(fù)合材料，其特征在于至少一種以下特性在復(fù)合材料的空間位置中變化微纖維材質(zhì)、微纖維尺寸、微纖維高徑比和微纖維的數(shù)量。
14.權(quán)利要求4-13的復(fù)合材料，其特征在于高導(dǎo)熱率材料是具有充分延展性的金屬，以便向復(fù)合材料提供順服性，使得復(fù)合材料能夠在彎曲后保持其形狀。
15.權(quán)利要求4-14的復(fù)合材料，其特征在于復(fù)合材料具有x-y水平面和z垂直面，并且高導(dǎo)熱率材料主要在復(fù)合材料的x-y面中進行取向。
16.權(quán)利要求4-15的復(fù)合材料，其特征在于高導(dǎo)熱率材料引導(dǎo)熱量離開局部熱負荷，并將其通過冷源排放至環(huán)境，或?qū)⑵鋫鬟f至直接使用熱能的工藝。
17.權(quán)利要求4-16的復(fù)合材料，其特征在于高導(dǎo)熱率材料是金屬或碳纖維。
全文摘要
具有膨松纖維胎增強材料的氣凝膠復(fù)合材料，優(yōu)選結(jié)合各自隨機定向的短微纖維和傳導(dǎo)層的一種或兩種，其顯示出一種或全部改善的以下特性柔韌性、懸垂性、耐久性、抗燒結(jié)性、x－y導(dǎo)熱率、x－y電導(dǎo)率、RFI－EMI衰減和/或抗燒穿性。
文檔編號D04H13/00GK1592651SQ01820997
公開日2005年3月9日 申請日期2001年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月22日
發(fā)明者C·J·斯捷潘尼揚, G·古爾德, R·貝加 申請人:思攀氣凝膠公司