擁有多個實施方式的結構構造體的制作方法
【專利摘要】結構構造體是包括不同晶體矩陣特征的合成材料。結構構造體可被構造成固體或者以納米、微米、宏觀規(guī)模的平行層構成。它的構造可確定在多種條件下它的行為和功能。結構構造體的實施方式可包括將它用作基質、犧牲性結構體、載體、過濾器、傳感器、添加劑和作為其他分子、化合物和物質的催化劑，或者也可包括一種存儲能量和產生能量的方法。
【專利說明】擁有多個實施方式的結構構造體
[0001]相關申請交叉引用
[0002]本申請主張2011年8月22日提交的美國臨時申請N0.61/526，185，2011年8月12日提交的美國臨時申請N0.61/523，261的優(yōu)先權，這兩份申請都以引用的方式并入本申請中。若在此以引用方式并入的上述臨時申請和/或其他材料與本公開沖突，以本公開為準。
【技術領域】
[0003]本技術涉及一種包括不同晶體的矩陣特性的材料。
【背景技術】[0004]在過去150年中，技術的進步已經超過歷史中的任何時期。對新的或現有材料所呈現的特性的開發(fā)已成為這個創(chuàng)新時代的一部分。例如，硅作為一種半導體，已經被轉換成了處理器；擁有高抗拉強度的鋼被用于建造摩天大樓的骨架。未來的發(fā)明同樣取決于開發(fā)新的和現有材料的有用特性。
[0005]材料的用處取決于它的應用。一種呈現有用特性的組合的材料會特別有用，這是因為它使一些技術成為可能或者改進了這些技術。例如，計算機處理器依靠許多晶體管，每一個晶體管根據它的輸入來輸出等于二進制的I或O的電壓。適合作為晶體管的材料非常少，但是半導體材料擁有可以促進晶體管二進制邏輯的獨特特性，使得半導體對于計算機硬件而言特別有用。
[0006]技術將會持續(xù)進步。工程師和科學家們將會持續(xù)創(chuàng)造出新的發(fā)明。這些創(chuàng)意的實施將依賴于那些可被構造為以新的和所需的方式表現的材料。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1A顯示的是晶體的矩陣特性的分子結構示意圖。
[0008]圖1B顯示的是雙層的結構構造體的晶體矩陣特性的分子結構示意圖。
[0009]圖1C顯示的是另一幅雙層的結構構造體的晶體矩陣特性的分子結構示意圖。
[0010]圖2顯示的是被構造成固體的結構構造體的等軸側視圖。
[0011]圖3顯示的是被構造成平行層的結構構造體的橫截面?zhèn)纫晥D。
[0012]圖4顯示的是被構造成平行層的結構構造體的側視圖。
[0013]圖5顯示的是被構造成平行層的結構構造體的橫截面?zhèn)纫晥D。
[0014]圖6顯示的是被構造成同心管層結構構造體的橫截面?zhèn)纫晥D。
[0015]圖7顯示的是被構造成平行層的結構構造體的橫截面?zhèn)纫晥D。
[0016]圖8顯示的是結構構造體層的側視圖。
[0017]圖9顯示的是另一幅結構構造體層的側視圖。
[0018]圖10顯示的是被構造成平行層的結構構造體的側視圖。
[0019]圖11顯示的是另一幅被構造成平行層的結構構造體的側視圖。[0020]圖12A顯示的被一致的空間間隔開，示例性的結構構造體的平行層的三維側視圖。
[0021]圖12B顯示的是氣體分子被限制于層之間并被吸收，示例性的結構構造體的三維側視圖。
[0022]圖13A顯示的是承載物質且自我修復的結構構造體的層的示例性的平面的三維俯視圖。
[0023]圖13B顯示的是承載物質且自我修復的結構構造體的層的示例性的平面的三維俯視圖。
[0024]具體描述
[0025]綜沭
[0026]在此描述的結構構造體是可構造的，以使它們可呈現有用的特性。結構構造體包括晶體的合成矩陣特性。這些晶體可主要由碳、氮化硼、云母或其他材料組成。晶體的矩陣特性可被構造成固體、和單個原子一樣薄的平面層、曲線層(例如:石墨烯)，或者其他排列和變化。在一些實施例中，結構構造體可包括摻入非晶體基質中的晶體矩陣特性，例如玻璃或聚合物等非晶體基質。在一些實施例中，結構構造體包括已裝載了諸如氫之類的物質的晶體的矩陣特性。在 一些實施例中，結構構造體被構造成擁有特定的機械性能。結構構造體的晶體擁有矩陣的特性或排列。結構構造體的晶體被專門化(例如:以特定的構造排列)，使得結構構造體呈現出特定的特性。各種各樣的差別可被單獨地或一各種排列施加以提供五組結構構造體的特別的技術上可開發(fā)的特性:(I)構造的熱力性能；(2)它的電、磁、光學和聲學特性；(3)它的化學和催化性能；(4)它的機械和毛細管特性；(5)它的吸附特性。
[0027]針對某一特定的應用，可將結構構造體設計為利用這些特性中的一些或全部。如下面詳細討論的那樣，結構構造體的性能取決于應用于它的組成、位于其層上的表面結構、其層取向、其晶格結點占位是否完全、其邊緣特征、其摻雜劑和其表面涂層(包括催化劑)。當它以層狀構造時，其性能也取決于它的層厚度、各層之間的間隔物、分隔其各層的距離、以及用于支承和/或分隔其層的裝置。結構構造體可被設計成為便于包括納米級事件在內的微處理的微觀或宏觀結構。從宏觀角度來看，它可以被構造成具有比重、電導率、磁性特征、比熱、光學特性、彈性模量和/或截面模量。且從微觀角度來看，它可以被設計成充當分子處理器、磁域載體、電荷處理器和/或生物處理器。
[0028]現在將描述本發(fā)明的各個實施例。下述描述提供具體的細節(jié)，以便透徹地理解和能夠描述這些實施例。然而，本領域的技術人員將會理解，本發(fā)明可在不存在這些細節(jié)中的情況下進行實施。另外，一些熟知的結構或功能沒有進行詳細的展示或描述，以避免不必要地模糊各個實施例的相關描述。下文提供的描述中所用的術語在以其最廣義的合理的方式進行解釋，即使其是結合本發(fā)明的某些具體實施例的具體描述進行使用的。
[0029]結構構誥體
[0030]結構構造體包括晶體的合成矩陣特征。晶體由碳、氮化硼、云母、或另一種合適的物質構成。這些晶體的構造和處理嚴重地影響結構構造體將顯示的特性，尤其是當其經受某些條件時。這些特性中的一些在下文中進行描述，并且它們參照五種類型的特性進行論述。這些類型包括如下:(I)熱力性能；(2)電、磁、光學和聲學特性；(3)化學和催化性能；
(4)機械和毛細管特性；(5)吸附特性。盡管它們以此方式進行分組，但來自不同組的特性有時彼此為相關或關聯的。因此，結構構造體可被構造為顯示一些或全部貫穿本說明書所論述的特性。
[0031]結構構造體可以多種方式進行構造。設計者可將其設置成固體(例如:以各個方向彼此堆積在一起的多個單原子厚度的層)、多個間隔開且具有代表原子厚度的層、或者其將顯示具有所需特性的另一種構造。設計者還可利用物質或表面結構摻雜構造體中或涂于表面結構中被選擇的一部分，這些方法中的每一種均使其以不同于其原本將具有的方式起作用。例如，可利用由碳、硼、氮、硅、硫、和/或過渡金屬構成的表面結構或涂層涂在結構構造體的表面。下文中參照結結構構造體的各種實施方式來進一步地詳述這些和其他變型形式。
[0032]圖1A顯示根據一些實施方式的晶體矩陣特征的層100的分子示意圖。該層可包含碳、氮化硼、云母、或其他合適的材料。例如，晶體的矩陣特征100可為石墨烯層。類似于圖1A所示的單層矩陣特征的晶體可通過特制該層而被構造成結構構造體，例如，通過對該層摻雜或者將該層與其他層以特定構造排列在一起以使得包括一個或多個邊緣的所得構造體顯示一個或多個特性或某一特定性能。
[0033]組合以形成結構構造體的晶體矩陣特征的層可被構造為堆疊在一起以形成厚于原子的層(如，石墨烯堆疊在一起以形成石墨)和/或彼此間隔開特定距離。此外，結構構造體的層可彼此以各種方式進行取向。圖1B顯示了結構構造體105的示意圖，結構構造體105包括排列在晶體矩陣特征的第二層120上的晶體矩陣特征的第一層110。第一層110相對第二層120錯開和平行，以使得當從上方觀察時，第一層110的某些原子排列在第二層的原子之間的區(qū)域內。在所示的例子中，第一平行層的各個原子在由第二層120的原子形成的六邊形內大致保持居中。在一些實施例中，結構構造體的第一層和第二層被構造為使得第一層的原子和第二層的原子垂直地對準。例如，包括原子垂直對準的兩層的結構構造體的結構示意圖由圖1A示出。圖1C示出了結構構造體125的分子示意圖，結構構造體125包括晶體矩陣特征的第一層130和第二層140。第一層130相對第二層旋轉30度。在一些實施例中，結構構造體的第一層包括第一物質，例如碳，并且構造體的第二層包括第二物質，例如氮化硼。由不同物質構成或摻雜不同物質的層可看起來為非平坦的，因為較大的分子翹曲或增加平坦表面的間距。如下文進一步詳述，結構構造體的某些特性受其層彼此相對的取向影響。例如，設計者可使構造體的第一層相對構造體的第二層旋轉或偏移以使得構造體顯示具有特定的光學特性或催化特性，包括特定的光柵和/或化學方法的改進。 [0034]圖2顯示了被構造為固體的結構構造體200的等軸側視圖。結構構造體200可包括，例如石墨或氮化硼。被構造為固體的結構構造體包括平面陣列和曲線陣列等多種取向堆積在一起的多個單原子厚度層。被構造為固體的結構構造體為特制的，意指其已被改變成以特定方式起作用。在一些實施方式中，通過摻雜或者使其單原子厚度層彼此相對以特定方式進行取向來特制固體。
[0035]結構構造體可由單一物質(例如:氮化硼)構成或者其可通過摻雜其他物質或與其他物質反應來進行特制。例如，包括石墨烯的結構構造體可具有與硼進行反應以形成化學計量和非化學計量的子組。石墨烯還可利用氮進行特制并且可包括具有氮界面的碳石墨烯和氮化硼石墨烯。在一些實施例中，在結構構造體基礎上構建化合物。例如，設計者可從氮化硼界面構建鎂-鋁-硼化合物。在一些實施例中，結構構造體的層的邊緣與物質進行反應。例如，硅可鍵合到邊緣上以形成碳化硅，由此在所述構造體和其他物質之間形成較強的鍵合。也可實施其他反應以改變結構體的光學性能或其他特性例如比熱。通過以這些方式來特制結構構造體，設計者可創(chuàng)造出顯示具有不同于僅由一種類型的原子構成的構造體的特性的構造體。
[0036]擁有彼此間隔開的平行層的結構構造體能夠產生寬泛的特性和獲得多種結果。圖3-11顯示了根據一些實施例進行構造的結構構造體。圖3是被構造為平行層的結構構造體300的橫截面?zhèn)纫晥D。結構構造體的平行層可由如石墨烯、石墨、或氮化硼之類的多種物質中的任何一種構成。平行層可為矩形的、圓形的、或者其他形狀。在圖3中，層為圓形的并且包括小孔，支承管310穿過該小孔以支承結構構造體300。層各自被距離320間隔開，該距離描繪層與層之間的區(qū)域330內的物理、化學、機械、光學和電學特性與條件。
[0037]存在多種方法以用于產生類似于圖1-11中所示的那些的結構構造體。一種方法為將單個晶體沉積或加工成所需形狀并且熱處理或使用其他方法來將所述單個晶體剝脫成層。例如，將晶體加熱浸潰到流體物質(例如氫)中，直至均一或不均一濃度的流體擴散到晶體內?？衫糜兄谑沽黧w進入晶體來催化該過程的物質涂于晶體上。催化劑還可控制流體擴散到晶體內的深度，由此允許從該晶體剝脫多原子厚度的層。充足的涂層包括鑰族金屬、稀土金屬、鈀-銀合金、鈦、以及鐵-鈦、鐵-鈦-銅、和鉄-鈦-銅-稀土金屬的合金以及各種包括這些物質的合金和化合物?？赏ㄟ^氣相沉積、濺射、或電鍍技術來施加催化劑的薄涂層。在涂層已允許流體擴散到該晶體內之后，該涂層可在每次使用之后被移除并且可重新用于另一個晶體上。在一些實施例中，將摻雜劑或雜質引入到晶體內的特定深度處以促使流體擴散至該深度，以使得可從晶體剝脫多原子厚度的層。
[0038]可將浸潰的晶體放置在臨時容器中或者可將其裝入不可滲透的壓力器皿內?？蓮娜萜骰蚱髅笸蝗坏蒯尫艍毫?，以使得浸潰液移動到其中堆積最不致密的區(qū)域內并且形成氣體層。氣體壓力引起例如各個0001平面的剝脫?？衫孟嗬^較大的分子，例如甲烷、乙烷、丙烷、和丁烷來重復此過程，以此產生其他間距?？赏ㄟ^控制進入晶體的流體的量和類型以及膨脹開始時的溫度來將0001平面間隔開特定距離。結構構造體的層彼此相對可通過下述方式取向為某種定位(即，如上文討論涉及圖1A-C的錯開和/或旋轉):在通過局部區(qū)域提純的層沉積時施加痕量的晶體改性劑，例如氖、氬、或氦和/或將結構移動至特定取向的熱處理或者通過在剝脫期間對晶體的轉矩和/或振動的應用。
[0039]在一些實施例中，在晶體剝脫之前，在其中鉆出一個或多個小孔以使其容納支承結構，如圖3中所示的支承結構構造體300的支承管310。可在晶體剝脫之前，在其中構造支承結構以支承實際上形成的結構構造。也可在晶體已剝脫之后，將支承結構設置在結構構造體中。支承結構也可用于將結構構造體的層固定為彼此間隔開特定距離。在一些實施例中，可沿著結構構造體的層的邊緣來構造支承結構(例如:作為由平行層構成的結構構造體的殼體)。
[0040]結構構造體的層可被制成具有任何厚度。在圖3中，結構構造體300的平行層中的每一層的厚度與原子一樣。 例如，各個層可為石墨烯片。在一些實施例中，結構構造體的層比一個原子厚。圖4是被構造為平行層的結構構造體400的側視圖。在所示的截面中，結構構造體400的每一層都厚于一個原子。例如，如上圖1A-C所述，每一層可包括多個彼此堆積的石墨烯片。結構構造體可以包括僅一個原子厚度的、幾個原子厚度的、或者更厚例如20個原子或更多的平行層。
[0041 ] 在一些實施例中，所有的層都具有相同的厚度，而在其他實施例中，層的厚度可變化。圖5為被構造為具有多個厚度的平行層為結構構造體500的橫截面?zhèn)纫晥D。如上文所述，可通過控制流體擴散到晶體內的深度以從單個晶體剝脫厚于一個原子或者厚度彼此不同的層(例如:通過在所需深度處引入雜質或摻雜劑)。
[0042]當結構構造體被構造成平行層時，層可等間距隔開或者以不同的距離隔開。在此參見圖3，大致相等的距離320間隔開每個平行層描繪區(qū)域330。在圖5中，結構構造體500的層與層之間的距離不同。例如，第一組層510的層與層之間的距離大于第二組層520的層與層之間的距離，意指第一組510的層與層之間的區(qū)域大于第二組520的層與層之間的區(qū)域。
[0043]可使用大量技術以使得將一個層排列成與另一個層相距特定的距離。如上文所提及，一種方法是在支承結構上構造平行層并且剝脫每一層使得在該層和其相鄰層之間有一定距離。例如，當剝落層時，制造商可控制流體的體積以及流體擴散到單個晶體內的距離。另一種方法為電力地充電或感應地磁化各個剝脫層并且電力地或磁性地迫使所述層彼此分開。擴散粘結或使用合適的粘附可將所述層牢牢固定在中央管上，各個層彼此相距特定的距離。
[0044]另一種用于確立層與層之間的特定距離技術是在層與層之間沉積間隔物。間隔物可由鈦(例如:與石墨烯層形成碳化鈦)、鐵(例如:與石墨烯層形成碳化鐵)、硼、氮等構成。再次參見圖4，平行層400由間隔物410隔開。在一些實施例中，氣體在各個層的表面上被脫氫，從而在每個粒子或分子被脫氫的位置產生間隔物410。例如，在剝脫結構構造體的層之后，可在該層的表面上加熱甲烷，使得甲烷分子分裂并將碳原子并將其沉積到該層的表面上。被脫氫的分子越大，則可能的間距也越大。例如，每分子具有三個碳原子的丙烷與每個分子具有一個碳原子的甲烷相比，將可以創(chuàng)造出更大的沉積物和面積或間距。在一些實施例中，將平行層構造在中央管上并且在層與層之間包括隔離物。在一些實施例中，間隔物為類似納米管和納米卷的表面結構，這種表面結構傳遞熱并且有利于物質加載或卸載進入結構構造內。包括這些類型的表面結構的結構構造體將參照圖10和11在下文中進行描述。
[0045]圖6顯示了被構造為晶體的矩陣特征的同心管層結構構造體600的橫截面?zhèn)纫晥D。例如，結構構造體的第一層610為管狀的且具有大于結構構造體的第二層620的直徑，并且第二層620被構造在第一層610內。被構造為同心管的結構構造體可以使用多種方式來形成。一種方法對一種氣體，例如烴，在框架內脫氫以形成結構構造體600的第一層610，在使第一氣體脫氫以形成間隔物上的第二層620之前，對例如氫化鈦的物質脫氫以在第一層的內表面上形成間隔物(例如:表面結構)。然后可按照類似方式來沉積后續(xù)層。在一些實施例中，通過使氣體在其自身的框架內脫氫來形成各個管狀層。然后按照圖6所示的構造在彼此內構造脫氫層?？蓪㈤g隔物沉積在所述層的內表面或外表面上以將所述層隔開特定距離。在其他情況下，對多卷材料例如聚氟乙烯或聚氯乙烯脫氫以產生所需的結構構造體。在其他情況下，對聚偏二氯乙烯或聚偏二氟乙烯脫氫以產生所需的結構構造體。
[0046]圖7是由平行層構成的結構構造體700的橫截面?zhèn)纫晥D。結構構造體700包括第一組層710，其中層間隔的距離比第二層組720中的較短。結構構造體700將在下文中參照一些其在這種構造中顯示的特性來進行更詳細地論述。圖8為結構構造體的層800的側視圖。層800具有圓形形狀并且其包括小孔810，支承結構可通過該小孔810來支承層800。圖9為結構構造體的層900的側視圖，層900具有圓角矩形形狀。如上所述，如果層從單個晶體上剝脫，則可將該層在剝脫之前或之后加工成特定形狀。類似于層900的多個層可通過，例如構造在其邊緣上的支承結構或者構造在其表面上的間隔物，排列在一起。在一些實施例中，利用物質來處理結構構造體的表面。例如，可利用碳、硼、氮、娃、硫、過渡金屬、碳化物、和硼化物中的至少一種來涂于結構構造體的表面，由此使得結構構造體顯示具有包括固溶體開發(fā)的性能或可能形成的化合物等特定性能。例如，如下文所述，可處理結構構造體的表面以使其包括碳化硅，由此可改變其電磁和/或光學特性。
[0047]在一些實施例中，結構構造體被構造為半永久的，或成分或給體被構造成非犧牲性的。例如，如在下文所說明那樣，結構構造體可被構造為將物質分子加載到該構造體的層與層之間的區(qū)域內。非犧牲性構造體可在不犧牲其結構情形下加載和卸載物質或者執(zhí)行其他任務。在其他實施例中，結構構造體被構造為犧牲來自其晶體結構中原子以促進特定結果。例如，由氮化硼構成的結構構造體可被構造為加載氮，這樣氮化硼將有利于與氫的反應以形成氨和/或其他含氮物質。因此，來自構造體的原子將在與氫的反應中犧牲，并且當從構造體卸載產物時，結構構造體將已損失犧牲的氮化硼分子。在一些實施例中，可在這些反應中恢復或循環(huán)地利用已犧牲其結構的構造體。例如，可通過為構造體提供新的氮、硼、或氮化硼分子并且施加熱或另一種形式的能量例如電磁輻射的方式來恢復由氮化硼構成的結構構造體。新的氮化硼結構可自行組織將丟失的原子替換到原始的結構構造體內。
[0048]結構構造體可被設計為使其具有某些特性，例如比重、彈性模量、比熱、電阻、和截面模量。這些宏觀特征影響結構構造體顯示的特性。構造體的密度被定義為每單位體積的質量。多個不同參數影響結構構造體的密度。一個參數為晶體矩陣特征的組成。例如，取決于例如關于參照圖1A、1B和IC所公開的因素，氮化硼晶體通常具有高于石墨晶體的密度。另一個參數為分隔結構構造體的層的距離。增加或減小層之間的間距將相應地增加或減小結構構造體的密度。在其中層由較致密的表面結構間隔開的實施例相對其中層具有類似間距但未被表面結構間隔開的實施例中，結構構造體的密度也可更大。結構構造體的摻雜劑也可根據需要來改變其密度。
[0049]結構構造體的彈性模量為當對其施加力時產生彈性變形的趨勢(定義為其應力-應變曲線在彈性變形區(qū)域內的斜率)。類似于其密度，結構構造體的彈性模量部分地取決于這些層的厚度、層間距、和它們的組成。它的彈性模量也將取決于各層是如何相對彼此被固定。如果層由中央管支承，類似于圖3所示的結構構造體300的支承管310，則與像圖4所示的結構構造體400的層與層之間的間隔物410那樣的層彼此相對通過間隔物固定相比，各個層通常的可彈性變形將更大。在大多數情況下，當間隔物將兩個層彼此相對固定在一起時，如果對其中一個層施加力，則各個層將增強另一個，抑制了給定力引起的偏轉度。各個層增強各另一層的量部分地取決于層與層之間的間隔物的集中度以及間隔物將層保持在一起的剛性程度。
[0050]結構構造體的截面模量為橫截面的截面慣性矩相對極度壓縮纖維距中性軸的距離的比率。結構構造體的截面模量將取決于結構構造體的各個層的尺寸和形狀。例如，結構構造體的矩形層的截面模量通過下述公式進行定義:
【權利要求】
1.一種包括被構造成粘接常規(guī)材料的結構構造體的工程材料，所述結構構造體包括: 第一層，所述第一層包括晶體的矩陣特征并且具有第一厚度；以及 第二層，所述第二層包括晶體的矩陣特征并且具有第二厚度，其中: 所述第一層和第二層實質地相互平行， 所述第一層和第二層間隔一定距離，并且所述第一層和第二層之間存在區(qū)域，且 所述層中的至少一層被構造成粘接所述常規(guī)材料。
2.如權利要求1所述的工程材料，其中所述第一層和所述第二層之間的所述距離和所述第一厚度和所述第二厚度被選擇以使得所述結構構造體通過毛細管作用選擇性地粘接所述常規(guī)材料。
3.如權利要求1所述的工程材料，進一步包括至少一種位于所述第一層和所述第二層中的至少一層的所述矩陣特征中的摻雜劑。
4.如權利要求1所述的工程材料，進一步包括至少一種出現在所述第一層和所述第二層中的至少一層的邊緣上的摻雜劑。
5.如權利要求4所述的工程材料，其中所述摻雜劑被選擇以使得所述結構構造體通過分子間作用力選擇性地粘接所述常規(guī)材料。
6.如權利要求1所述的工程材料，其中所述第一層和所述第二層被間隔物隔開。
7.如權利要求1所述的工程材料，其中所述第一層和所述第二層被構造在支承結構上。
8.如權利要 求1所述的工程材料，其中所述第一層和所述第二層主要由氮化硼或碳組成。
9.如權利要求8所述的工程材料，其中所述氮化硼和所述碳是石墨烯層的形式。
10.如權利要求1所述的工程材料，其中被用于粘接所述常規(guī)材料的所述結構構造體的構造維持所述常規(guī)材料的材料特性。
11.如權利要求1所述的工程材料，其中被用于粘接所述常規(guī)材料的所述結構構造體的構造增強所述常規(guī)材料的材料特性。
12.如權利要求11所述的工程材料，其中所述常規(guī)材料的所述增強的材料特性為更低的密度下的增加的強度。
13.如權利要求1所述的工程材料，其中所述常規(guī)材料選自一組稀土金屬。
14.如權利要求13所述的工程材料，其中被用于粘接所述稀土金屬的所述結構構造體的構造維持所述稀土金屬的材料特性。
15.一種結構構造體，包括: 第一層，所述第一層包括晶體的矩陣特征并且具有第一厚度；以及 第二層，所述第二層包括晶體的矩陣特征并且具有第二厚度，其中: 所述第一層和第二層實質地相互平行， 所述第一層和第二層間隔一定距離，并且所述第一層和第二層之間存在區(qū)域， 所述第一層和所述第二層中的至少一層被構造成接收常規(guī)材料，由此能夠與所述常規(guī)材料相互作用。
16.如權利要求15所述的結構構造體，其中所述相互作用是化學反應。
17.如權利要求16所述的結構構造體，其中被構造成接收所述常規(guī)材料的所述層在所述化學反應中被消耗。
18.如權利要求17所述的結構構造體，其中被消耗的所述層可用貢獻組成所述層的原子或分子修復。
19.如權利要求15所述的結構構造體，進一步包括至少一種位于所述第一層和所述第二層中的至少一層的所述矩陣特征中的摻雜劑。
20.如權利要求15所述的結構構造體，進一步包括至少一種出現在所述第一層和所述第二層中的至少一層的邊緣上的摻雜劑。
21.如權利要求20所述的結構構造體，其中所述摻雜劑被選擇以使得所述相互作用為通過表面張力實現的選擇性粘接。
22.如權利要求15所述的結構構造體，其中所述第一層和所述第二層之間的所述距離和所述第一厚度和所述第二厚度被選擇以使得所述相互作用為通過所述區(qū)域中的毛細管作用實現的選擇性粘接。
23.如權利要求21或22所述的結構構造體，其中所述選擇性粘接充當對所述常規(guī)材料的過濾過程。
24.如權利要求15所述的結構構造體，其中所述常規(guī)材料包括多種常規(guī)材料。
25.如權利要求24所述的結構構造體，其中所述相互作用是催化作用，因此可促進所述多個常規(guī)材料中至少一個的化學反應。
26.—種結構構造體，包括: 第一層，所述第一層包括晶體的矩陣特征并且具有第一厚度；以及 第二層，所述第二層包括晶體的矩陣特征并且具有第二厚度，其中:` 所述第一層和第二層實質地相互平行， 所述第一層和第二層間隔一定距離，并且所述第一層和第二層之間存在區(qū)域， 所述第一層和所述第二層中的至少一層被構造成接收輻射能量，由此能夠確定常規(guī)材料的存在。
27.如權利要求26所述的結構構造體，其中所述輻射能量包括熱、光、聲學和電磁能量。
28.如權利要求26所述的結構構造體，其中對所述常規(guī)材料的存在的所述確定包括確定所述常規(guī)材料的滲透和滲透模式的至少一種。
29.—種結構構造體，包括: 第一層，所述第一層包括晶體的矩陣特征并且具有第一厚度；以及 第二層，所述第二層包括晶體的矩陣特征并且具有第二厚度，其中: 所述第一層和第二層實質地相互平行， 所述第一層和第二層間隔一定距離，并且所述第一層和第二層之間存在區(qū)域， 所述第一層和所述第二層中的至少一層被構造成接收輻射能量，由此能夠存儲所述輻射能量。
30.如權利要求29所述的結構構造體，其中所述輻射能量包括熱、光、聲學和電磁和動倉泛。
31.如權利要求29所述的結構構造體，其中所述結構構造體被用作飛輪設備，其中所述輻射能量的存儲包括動能和電容能量。
32.—種被構造成具有電磁共振頻率的結構構造體，所述結構構造體包括: 第一層，所述第一層包括晶體的矩陣特征并且具有第一厚度；以及 第二層，所述第二層包括晶體的矩陣特征并且具有第二厚度，其中: 所述第一層和所述第二層被排列以使得它們互相平行， 所述第一層和第二層間隔一定距離，并且所述第一層和第二層之間存在區(qū)域， 所述第一層被構造成在第一共振頻率上電磁共振，且 所述第二層被構造成在第二共振頻率上電磁共振。
33.如權利要求32所述的結構構造體，其中所述第一層和所述第二層之間的所述距離和所述第一厚度和所述第二厚度被選擇以使得所述結構構造體在預先確定的共振頻率上電磁共振。
34.如權利要求32所述的結構構造體，其中所述第一層和所述第二層被間隔物隔開。
35.如權利要求32所述的結構構造體，其中所述第一層和所述第二層被構造在支承結構上。
36.如權利要求32所述的結構構造體，其中所述第一厚度等于所述第二厚度且所述第一共振頻率等于所述第二共振頻率。
37.如權利要求32所述的結構構造體，進一步包括位于所述第一層和所述第二層中至少一層中的摻雜劑。
38.如權利要求32所述的結構構造體，其中所述第一層和所述第二層主要是由氮化硼或碳組成。`
【文檔編號】B82B3/00GK103874655SQ201280050344
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2012年8月13日 優(yōu)先權日:2011年8月12日
【發(fā)明者】羅伊·E·麥卡利斯特 申請人:麥卡利斯特技術有限責任公司