專利名稱：具有圖案化識別層的防雷板的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種防雷板，其包括至少一個圖案化的、非導電識別層，所述防雷板通常用于航空器的外表面上。
背景技術：
飛行中的航空器遭受雷擊并非罕見的現象。據估計，民用運輸機遭受的雷擊相當于每架飛機每年遭受大約一次雷擊。航空工程的當前趨勢在于使用重量較輕的材料、較少的機械系統(tǒng)和更多的電子系統(tǒng)。對于電磁干擾(諸如雷電產生的那些)，電子系統(tǒng)通常比機械系統(tǒng)更為敏感。近來，非導電或部分導電的纖維增強樹脂基體材料被用來為飛機，以及為風力發(fā)電機、汽車、體育用品、家具、公共汽車、卡車和其他應用制造更多的零件，在這些領域使用剛性輕質材料或對零件進行強化是有利的。與傳統(tǒng)鋁結構相比，這些重量較輕的結構提供的雷電防護不太有效。雷電附著部位的極端條件對于航空器雷電附著，預計產生高達200，000安培的瞬態(tài)電流，并且電荷轉移超過 200 庫倉。(SAE ARP5412 Revision A, Aircraft Lightning Environment and Related Test Waveforms (航空器雷電環(huán)境和相關測試波形)，SAE International, 1999年11月1日)。風力發(fā)電機的雷電附著隨地理位置和高度不同而變化很大，但預計會產生高達100，000安培的瞬態(tài)電流，并且電荷轉移高達300庫侖(Technical Report 61400-24, Wind Turbme Generator Systems-Part 24 :Lightning Protection, International Electrotechnical Commission (技術報告 61400-24，風力渦輪發(fā)電機系統(tǒng)-第M部分雷電防護，國際電工技術委員會)，第1版，2002年7月)。據估計，雷擊柱 (lightning strike column)中等離子體的溫度為約28，000° K。(“A numerical modeling of an electric arc and its interaction with the anode :part III. Application to the interaction of a lightning strike and an aircraft in flight ( 及其與陽極相互作用的數值建模第III部分，對雷擊與飛行航空器相互作用的應用)”，F Lago, J J Gonzalez, P Freton, F Uhlig, N Lucius 禾口 G P Piau 2006 J. Phys. D :Appl. Phys. 392294-2310.)雷擊造成的大部分損壞為雷擊位置的極端程度的熱量所致，上述極端程度的熱量由閃電弧內的高溫和材料的歐姆加熱而引起。一些研究人員報告了使用防雷系統(tǒng)，其包括導電層，諸如金屬化織造物、金屬化紙、固態(tài)金屬膜、多孔金屬膜、金屬絲、金屬網、金屬顆粒、膨脹金屬箔、碳?；蛱祭w維。一些研究人員報告了使用防雷系統(tǒng)，其包括可離子化外層諸如漆層。雷擊經常會破壞附著位點的保護機構并對現代輕質結構造成可測量的損壞。這必然導致昂貴的結構維修和相關的服務中斷。以下參考文獻可能與此類技術相關W0 2005/032812 A、US 2006/051592 Al、WO 2007/048426 A、US 2008/142238 Al、US 2004/0069895、US 4，920，163、EP 0227122A、 US 7, 277, 266 Bi、US 2007/0236855 Al、WO 2007/123700 Al、US 2007/0230085 Al、EP 1，935，784 A2、WO 2008/040936 Al、US4, 352，142、W02008/076851 Al、US 2007/0141927 Al、US2008/0145555 Al、EP 1,944,236 A2、US 2008/0170349 Al、FR2, 720，214 Al、 US 2007/0258182 Al、US 2007/0093163 Al、US2007/0201179 Al、US 5，127，601、US 3, 989, 984.W0 2008/015082 AUffO 2008/006377 AUffO 2008/046186 AUffO 2007/142354 Al、WO 2008/048705 A2、WO 2008/056123 Al、EP 1，935，631 A3、RU2，263，581、RU 2，217，320 Cl、WO 2002/076430 A、RU 2，192，991 C、EP 1,Oil, 182 Al、EP 0，900，647 A、 EP 629,549 A, DE 10 2006 046 002B4、EP 163,805 AUUS 5, 132, 168 A, US 3, 755, 713 A 和 US2006/0143920 Al。

發(fā)明內容
簡而言之，本發(fā)明提供了一種防雷板，其包括厚度為t的導電膜(厚度t通常介于 0. 01微米和10微米之間)和覆蓋于該導電膜上的厚度為Tm的非導電第一識別層，其中該第一識別層被圖案化成多個特征，所述特征選自深度d介于Tm的50%和100%之間的山谷形特征、溝深度d介于Tm的50%和100%之間的脊-溝形特征、或它們的組合。一些實施例另外包括覆蓋第一識別層的一些部分的非導電第二識別層，其中該第二識別層包括與第一多個脊-溝形特征不平行的第二多個脊-溝形特征。在一些實施例中，所述導電膜包括與第一多個脊-溝形特征不平行的第三多個脊-溝形特征。一些實施例另外包括覆蓋第一識別層的一些部分的非導電第二識別層，其中該第一識別層具有第一電介質擊穿強度并且該第二識別層具有小于第一電介質擊穿強度的90%的第二電介質擊穿強度。防雷板通常包含一定量的輕于50g/m2的導電材料。防雷板可另外包括一個或多個可離子化漆層。在另一方面，本發(fā)明提供了一種防雷板，其包括厚度為t的導電膜(厚度t通常介于0. 01微米和10微米之間)和覆蓋于該導電膜上的厚度為T11的非導電第一識別層，其中該第一識別層包含具有第一電介質擊穿強度的第一材料，并包含具有第二電介質擊穿強度的第二材料的顆粒，所述第二電介質擊穿強度小于第一電介質擊穿強度的90%，其中所述顆粒的平均粒徑介于T11的50%和100%的之間。防雷板通常包含一定量的輕于50g/m2的導電材料。防雷板可另外包括一個或多個可離子化漆層。在另一方面，本發(fā)明提供了一種具有根據本發(fā)明的防雷板的復合航空器結構。本發(fā)明總體上涉及一種包括各種“層”和/或“膜”的防雷“板”，所述防雷板為“結構”(通常是航空器或航天器的表面)提供保護。如本文所用的膜或層，“基本上連續(xù)的”是指除了偶然性或偶發(fā)性孔或間隙(諸如， 用于緊固件、通道等的孔或間隙)之外不具有穿透所述膜或層的孔或間隙的重復圖案。關于膜或層，“本質上連續(xù)的”是指除了偶然性或偶發(fā)性孔或間隙(諸如，用于緊固件、通道等的孔或間隙)之外不具有穿透所述膜或層的孔或間隙。如本文所用的膜，“厚度t”是指正交于膜平面測取的平均厚度(不考慮該膜如何圖案化)，并且在適當的情況下，可將該厚度視為用于實施本發(fā)明的膜在圖案化之前的標稱厚度。如本文所用的膜，“厚度Tm”是指正交于膜平面測取的厚度的局部極大值的平均值。如本文所用，膜或層中的“山丘形特征”是指由高度較低的區(qū)域圍繞的局部最大高度，該高度正交于板的總平面而測得(即，不考慮符合下墊面中的彎曲部或彎曲的彎曲部或彎曲)，其中正高度在遠離板結構面的方向上。山丘形特征可包括但不限于具有3個、4 個或更多個側面的圓錐、半球體、凸起、棱錐，或上述任何一種的硬邊或軟邊截頭體。如本文所用，山丘形特征的高度h是指局部最大高度和相鄰的局部最小高度之間的高度差(平均超過360度)。在一些實施例中，山丘形特征還可包括但不限于凹紋截頭體(例如，“火山” 或平分環(huán)形)，在這種情況下，山丘形特征的高度h在其邊緣處測得。如本文所用，膜或層中的“山谷形特征”是指由高度較高的區(qū)域圍繞的局部最小高度。山谷形特征可包括但不限于具有3個、4個或更多個側面的倒圓錐、倒半球體、倒凸起、 倒棱錐，或上述任何一種的倒硬邊或軟邊截頭體。如本文所用，山谷形特征的深度d是指局部最小高度和相鄰的局部最大高度之間的高度差(平均超過360度)。在一些實施例中， 山谷形特征還可包括但不限于倒凹紋截頭體，在這種情況下，山谷形特征的深度d在其(多個)最深處測得。在一些實施例中，山谷形特征可完全穿透膜或層。如本文所用，膜或層中的“脊-溝形特征”包括可為直線、彎曲或角形的交替式脊和溝。在一些實施例中，脊-溝形特征可為分支結構。在一些實施例中，脊-溝形特征可構成閉合圖形。如本文所用，脊上給定點處的脊形特征的高度h是指沿著垂直于該點處的脊的線條，局部最大高度和相鄰的局部最小高度的平均值之間的高度差。如本文所用，溝上給定點處的溝形特征的深度d是指沿著垂直于該點處的溝的線條，局部最小高度和相鄰的局部最大高度的平均值之間的高度差。在一些實施例中，溝形特征可完全穿透膜或層。如本文所用，“導電”是指室溫下具有高導電率，其至少高達以金屬態(tài)存在的金屬 (諸如銅、鋁、鎳、鋅、銀、金、鈦、鉻、鉬、鈹、鎂、鐵等)所特有的導電率。如本文所用，“非導電”是指室溫下具有低導電率，其小于以金屬態(tài)存在的金屬所特有的導電率(通常包括室溫半導體和絕緣體，但在一些實施例中僅包括室溫絕緣體而不包括半導體)。


圖1為根據本發(fā)明的防雷系統(tǒng)的示意性剖視圖。圖2為根據本發(fā)明的防雷系統(tǒng)的正交投影圖。圖3為根據本發(fā)明的防雷系統(tǒng)的正交投影圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供了一種包括防雷板的防雷系統(tǒng)，該防雷板包括導電膜和至少一個圖案化的非導電識別層，所述防雷系統(tǒng)通常用于航空器的外表面上。通常，采用本發(fā)明的防雷系統(tǒng)的航空器可承受雷擊，而無需進行必然會造成服務中斷的維修。通常，采用本發(fā)明的防雷系統(tǒng)的航空器可承受雷擊，而不會損壞航空器結構。在一些實施例中，采用本發(fā)明的防雷系統(tǒng)的航空器可承受雷擊，而不會損壞防雷板的導電膜。參照圖1，根據本發(fā)明的一個實施例的防雷系統(tǒng)可包括由結構20支承的防雷板 10，所述結構通常為航空器或航天器的表面。防雷板10包括厚度為t的導電膜30。防雷板10另外包括位于導電膜30上方的厚度為T11的第一識別層40，該第一識別層40被圖案化成具有深度為d的山谷形特征50。防雷板10可任選地包括覆蓋于第一識別層40上的第二識別層60，該第二識別層60可任選地填充山谷形特征50。防雷板10可任選地包括一個或多個附加表面平整層70，例如漆層。參照圖2，根據本發(fā)明的一個實施例的防雷系統(tǒng)可包括由結構120支承的防雷板 110，上述結構通常為航空器或航天器的表面。防雷板110包括導電層130，該導電層130被圖案化成具有包括脊180和溝185的脊-溝形特征。在一些實施例中，導電層130包括由圖案化支撐層支承的薄膜。防雷板110另外包括導電層130上面的第一識別層140，該第一識別層140被圖案化成具有包括脊155和溝150的脊-溝形特征。第一識別層140的脊 155和溝150通常與導電層130的脊180和溝185不平行，還更通常地第一識別層140的脊 155和溝150與導電層130的脊180和溝185垂直(如圖所示)。防雷板110可任選地包括一個或多個第二識別層或附加表面平整層(未示出)。參照圖3，根據本發(fā)明的一個實施例的防雷系統(tǒng)可包括由結構220支承的防雷板 210，所述結構通常為航空器或航天器的表面。防雷板210包括導電膜230。防雷板210另外包括導電膜230上面的第一識別層四0，該第一識別層290被圖案化成具有包括脊280和溝285的脊-溝形特征。防雷板210另外包括第一識別層290上面的第二識別層M0，該第二識別層240被圖案化成具有包括脊255和溝250的脊-溝形特征。第二識別層240的脊 255和溝250通常與第一識別層四0的脊280和溝285不平行，還更通常地第二識別層MO 的脊255和溝250與第一識別層四0的脊280和溝285垂直(如圖所示)。防雷板210可任選地包括一個或多個附加表面平整層(未示出)。所述結構可由任何合適的材料制成，這些材料通常為用于航空器或風輪機構造的材料，其可包括但不限于金屬、木材、聚合物、碳?；蛱祭w維、玻璃?；虿ＡЮw維、包含以上一種或多種的復合材料等等。導電膜或層可由任何合適的材料制成。通常，導電膜包含金屬材料。通常，導電膜包含金屬。通常，導電膜包含具有良好的特性(包括高導電率、低密度和高耐蝕性)均衡的材料?？捎玫慕饘倏砂ǖ幌抻阢~、鋁、鎳、鋅、銀、金、鈦、鉻、鉬、鈹、鎂、鐵等以及它們的金屬合金。在一些實施例中，導電膜是基本上連續(xù)的。在一些實施例中，導電膜是本質上連續(xù)的。在一些實施例中，導電膜是連續(xù)的。在一些實施例中，導電膜不是連續(xù)的。在一些實施例中，導電膜不是基本上連續(xù)的。在一些實施例中，導電膜是膨脹箔。在一些實施例中，導電膜是網。在一些實施例中，導電膜可以如2009年4月17日提交的美國專利61/170，352(代理人案卷號65148US002)中公開的那樣圖案化，該專利的公開內容以引用方式并入本文。 在一些實施例中，導電膜可以被圖案化成具有脊-溝形特征。導電膜30的厚度t可為任何合適的厚度。較小的厚度可產生較輕的重量。厚度t 通常小于1mm，更通常地小于100微米，更通常地小于50微米，并且通常小于10微米。在一些實施例中，厚度t小于5微米。在一些實施例中，厚度t小于2微米。在一些實施例中， 厚度t小于1微米。厚度t通常為至少0. 001微米，更通常地至少0. 01微米，還更通常地至少0. 1微米。所述第一識別層可由任何合適的材料制成。通常，所述識別層由非導電材料制成， 該非導電材料通常具有高電介質擊穿強度，通常高于空氣，更通常地高于5kV/mm，更通常地高于10kV/mm，并且在一些實施例中高于25kV/mm?？捎玫牟牧峡砂ǖ幌抻谔沾刹牧?、 聚合物材料或紡織材料或它們的組合，其可另外包含顆粒填料、纖維填料或成形填料。可用的材料另外可包括但不限于環(huán)氧樹脂、聚氨酯、聚酰亞胺、聚酯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、含氟聚合物、有機硅，并且可包括添加劑或添加劑的組合(包括鈦酸鋇、鈦酸鉛、鈦酸鍶、錫酸鋇、鈦酸鍶鋇、鋯酸鋇、氧化銫、氧化鑭、氧化鈦、氧化鋅、碳、硅石或芳族聚酰胺)。在一些實施例中，第一識別層與導電膜的上側面貼合，其可為圖案化的或未圖案化的。第一識別層的厚度T11可為任何合適的厚度。通常，Tm介于1微米和1厘米之間， 更通常地介于10微米和1毫米之間，還更通常地介于10微米和100微米之間。在一些實施例中，第一識別層被圖案化成多個山谷形特征，該山谷形特征的深度d介于T11的50%和 100%之間，在一些實施例中介于Tm的75%和100%之間，并且在一些實施例中介于T11的 75%和100%之間。在一些實施例中，第一識別層被圖案化成多個脊-溝形特征，該脊-溝形特征的溝深度d介于T11L的50%和100%之間，在一些實施例中介于T11L的75%和100% 之間，并且在一些實施例中介于T11的75%和100%之間。在一些實施例中，第一識別層被圖案化成多個由上述特征組成的特征。深度為T11的100%是指該特征穿透所述層。特征的間距(意指相似特征之間的平均或通常距離)可為任何合適的間距。特征的間距通常介于10微米和1厘米之間，更通常地介于25微米和10毫米之間，還更通常地介于20微米和1毫米之間。根據本發(fā)明的防雷系統(tǒng)可任選地包括一個或多個第二識別層。第二識別層可由任何合適的材料制成。通常，第二識別層由通常具有比識別層低的電介質擊穿強度的非導電材料制成，上述電介質擊穿強度通常小于識別層的電介質擊穿強度的90%，更通常地小于識別層的電介質擊穿強度的75%，還更通常地小于識別層的電介質擊穿強度的50%。在一些實施例中，第二識別層可用以上討論的用于第一識別層的任何方法進行圖案化，第二識別層的任何圖案化可以獨立于第一識別層的任何圖案化加以選擇。第二識別層可具有外表面，該外表面為大體上平坦或結構化的，例如呈均勻或不均勻的肋條或鱗片狀。此類圖案化結構可用于減少摩擦阻力(例如，US5，133，516中所教導的)以減少噪聲或用于其他目的。 在一些實施例中，第二識別層的較低表面隨從第一識別層的上表面。在一些實施例中，連續(xù)的第二識別層填充或部分填充第一識別層的凹形特征。在一些實施例中，連續(xù)的第二識別層填充或部分填充第一識別層的凹形特征。在一些實施例中，第一識別層、第二識別層和導電膜的圖案化(如果有的話)配合而形成離散的電勢附著點圖案。例如，在一些實施例中，兩個或更多個第一識別層、第二識別層和導電膜被圖案化成具有脊-溝形特征，其中一個層的脊和溝與另一個層的脊和溝不平行還更通常地一個層的脊和溝與另一個層的脊和溝垂直。根據本發(fā)明的防雷系統(tǒng)可任選地包括一個或多個附加表面平整層，諸如漆層。附加表面平整層可由任何合適的材料(包括但不限于圖案化或未圖案化的油漆)制成。在一個實施例中，根據本發(fā)明的防雷系統(tǒng)包括一個或多個作為附加表面平整層的可離子化漆層。此類可離子化漆層包含在施加熱量或電流(諸如在雷擊時存在的)時蒸發(fā)的組分，由此在雷擊區(qū)域的防雷板上方會形成導電蒸汽，這可暫時地減少雷擊附著點向其他位置遷移的阻力。此類組分可包括但不限于可離子化顏料，諸如二氧化鈦、氧化鋅、氧化錫、正鈦酸鋅、 氧化鐵、氧化鉻、酸式酒石酸銫、草酸鋇、銫鹽、鋇鹽或酒石酸銫。在一些實施例中，附加表面平整層由電介質擊穿強度低于識別層的材料制成，上述電介質擊穿強度通常低于識別層的電介質擊穿強度的90%，更通常地低于識別層的電介質擊穿強度的75%，再更通常地低于識別層的電介質擊穿強度的50%。附加表面平整層可具有外表面，該外表面為大體上平坦或結構化的，例如呈均勻或不均勻的肋條或鱗片狀。此類圖案化結構可用于減少摩擦阻力 (例如，US 5，133，516中所教導的)以減少噪聲或用于其他目的。在一些實施例中，識別層和附加表面平整層的功能和特性可被結合在單一層中。 在一些實施例中，第二識別層和附加表面平整層必須具有不同的組成。根據本發(fā)明的防雷系統(tǒng)可任選地包括支承導電膜的支撐層。在一些實施例中，包括其中導電膜被圖案化的實施例在內，其支撐層可貼合在導電膜的下側面上。在一些實施例中，支撐層僅填充導電膜的圖案化特征的下側面而并不延伸至導電膜以下。支撐層可由任何合適的材料制成。通常，支撐層由非導電材料(例如但不限于陶瓷材料、聚合物材料或紡織材料或它們的組合，其可另外包含顆粒填料、纖維填料或成形填料)制成。可用的材料另外可包括但不限于環(huán)氧樹脂、聚氨酯、聚酰亞胺、聚酯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、 含氟聚合物、有機硅，并且可包括添加劑或添加劑的組合(包括鈦酸鋇、鈦酸鉛、鈦酸鍶、錫酸鋇、鈦酸鍶鋇、鋯酸鋇、氧化銫、氧化鑭、氧化鈦、氧化鋅、碳、硅石或芳族聚酰胺)。在一些實施例中，支撐層不包含粘合劑。在一些實施例中，支撐層不包含未固化的聚合物。在一些實施例中，支撐層不包含壓敏粘合劑。根據本發(fā)明的防雷系統(tǒng)可任選地包括一個或多個位于導電層以下的附加非導電層。附加非導電層對于隔絕電流、熱量或這兩者的傳遞可能是有效的。附加非導電層在其基礎結構為導電的部位可能是有用的。附加非導電層可由任何合適的材料(包括但不限于陶瓷材料、聚合物材料或紡織材料或它們的組合，其可另外包含顆粒填料、纖維填料或成形填料)制成。可用的材料另外可包括但不限于環(huán)氧樹脂、聚氨酯、聚酰亞胺、聚酯、聚乙烯、 聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、含氟聚合物，并且可包括添加劑或添加劑的組合(包括鈦酸鋇、鈦酸鉛、鈦酸鍶、錫酸鋇、鈦酸鍶鋇、鋯酸鋇、氧化銫、氧化鑭、氧化鈦、玻璃或芳族聚酰胺)。在一些實施例中，附加非導電層不包含粘合劑。在一些實施例中，附加非導電層不包含未固化的聚合物。在一些實施例中，附加非導電層不包含壓敏粘合劑。根據本發(fā)明的防雷系統(tǒng)可任選地包括一個或多個粘合劑層。粘合劑層可由任何合適的粘合劑材料(包括但不限于壓敏粘合劑、熱熔性粘合劑、固化性粘合劑等，其可包括環(huán)氧樹脂、聚氨酯、聚酯、聚乙烯、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚硫化物或有機硅粘合劑)制成。在一些實施例中，根據本發(fā)明的防雷系統(tǒng)不包括粘合劑層。在其中防雷板包含粘合劑層的實施例中，所述板可設有隔離襯墊，該襯墊在將板施加于結構前從粘合劑層上去除。在一些實施例中，可將支撐層和附加非導電層的功能和特性可被結合在單一層中。在一些實施例中，支撐層和附加非導電層必須具有不同的組成。在一些實施例中，可將支撐層和粘合劑層的功能和特性結合在單一層中。在一些實施例中，支撐層和粘合劑層必須具有不同的組成。在一些實施例中，附加非導電層和粘合劑層的功能和特性可被結合在單一層中。在一些實施例中，附加非導電層和粘合劑層必須具有不同的組成。在一些實施例中，支撐層、附加非導電層和粘合劑層的功能和特性可被結合在單一層中。在一些實施例中，支撐層、附加非導電層和粘合劑層必須具有不同的組成。在替代實施例中，根據本發(fā)明的防雷板的第一識別層的厚度為Tm，包含具有第一電介質擊穿強度的第一材料，并包含具有第二電介質擊穿強度的第二材料的顆粒，該第二電介質擊穿強度小于第一電介質擊穿強度的90%，更通常地小于第一電介質擊穿強度的 75%，還更通常地小于第一電介質擊穿強度的50%，其中所述顆粒的平均粒徑介于Tm的 50%和100%之間。任何上述用于第一識別層的材料可能適合于所述第一材料。任何上述用于第二識別層的材料可能適合于所述第二材料?？商砑尤魏紊鲜龈郊訉樱▓D案化的或未圖案化的導電層、附加表面平整層、附加支撐層等等。通常，本發(fā)明的防雷板為輕質型。在一些實施例中，防雷板的重量小于100g/m2，在一些實施例中小于50g/m2，在一些實施例中小于25g/m2，在一些實施例中小于15g/m2，并且在一些實施例中小于10g/m2。防雷板通常重量至少為lg/m2。在一些實施例中，防雷板包含一定量的導電材料，其重量小于50g/m2，在一些實施例中小于35g/m2，在一些實施例中小于20g/m2，在一些實施例中小于10g/m2，在一些實施例中小于4g/m2。防雷板通常包含至少 0. 5g/m2的導電材料。在一些實施例中，作為防雷板的構成部分的、被圖案化成多個山丘形特征的導電膜的重量小于50g/m2，在一些實施例中小于35g/m2，在一些實施例中小于20g/ m2，在一些實施例中小于10g/m2，在一些實施例中小于4g/m2。作為防雷板的構成部分的、被圖案化成多個山丘形特征的導電膜的重量通常為至少0. 5g/m2。不希望受到理論的限制，作者認為根據本發(fā)明的防雷系統(tǒng)可用來通過促進附著點的多重性并通過促進附著點的快速遷移來防止雷擊時對航空器結構和/或其本身造成損壞。在一些實施例中，附著點可優(yōu)先地發(fā)生在山谷形特征處。在一些實施例中，附著點可優(yōu)先地發(fā)生在不同層的脊或溝形特征的交匯處。在一些實施例中，導電膜的比熱、導熱率、密度、厚度或面積、導電率和蒸發(fā)溫度等特性可被組合成獲得這樣的效果在雷電附著到雷電附著點的期間，雷電附著點處或周圍的導電膜的電導迅速跌落(通常為加熱所致)，直至通過導體跨過到另一雷電附著點的距離的電導變得小于通過相鄰的(一個或多個)識別層、 (一個或多個)涂層或空氣的電導。在一些實施例中，使用可離子化外層可通過在雷擊時暫時增加附著點附近的空氣中的傳導性來增強該效果。在一些實施例中，這在導電膜的溫度上升至超出其蒸發(fā)溫度之前會引起附著點遷移。在一些實施例中，這在底層航空器結構的材料溫度上升至超出其蒸發(fā)溫度之前會引起附著點遷移。在一些實施例中，這在底層航空器結構的材料溫度上升至超出其玻璃化轉變溫度之前會引起附著點遷移。在一些實施例中，這在底層航空器結構的材料溫度上升至超出其損壞閾值溫度之前會引起附著點遷移。根據本發(fā)明的防雷系統(tǒng)可通過任何合適的方法來制造。在一些實施例中，根據本發(fā)明的防雷板作為一種附飾品來制造并被貼附在已有的航空器零件上。在一些此類實施例中，防雷板可包括用來貼附于所述零件的粘合劑層。在一些實施例中，根據本發(fā)明的防雷板在航空器零件的制造期間并入其中。在一些實施例中，根據本發(fā)明的防雷板在航空器零件的制造期間制造以與所述零件成一整體。在根據本發(fā)明的防雷板保護復合材料零件的一些實施例中，防雷板與預浸材料層或類似的復合組分層在固化之前一起放置在設備中，使得防雷板與所述零件成一整體。通常，防雷板為放置在設備中的第一層或放置在設備中的最后一層，以便形成上述零件的最外層。在一些此類實施例中，防雷板的最下層(離上述零件的外表面最遠)包含粘合劑，該粘合劑在一些實施例中可為未固化的聚合物，在一些實施例中可為部分固化的聚合物或在一些實施例中可為可固化聚合物。在一些此類實施例中，防雷板的最下層(離上述零件的外表面最遠)不包含粘合劑。在一些此類實施例中，防雷板的最下層(離上述零件的外表面最遠)不包含未固化的聚合物。識別層可通過任何合適的方法來圖案化。在一些實施例中，已存在的膜可通過任何合適的方法(例如壓印、壓花、壓延、模制、切削加工等)來圖案化。然后，如此圖案化的膜可通過任何合適的手段與其他層結合，其可包括通過層壓、涂敷、噴涂、印刷等方法來引入固體材料層、延展性材料層、液體、溶液或材料懸浮液等等。在一些實施例中，相鄰層可將圖案賦予另一層的一個或兩個表面?？赏ㄟ^任何合適的方法將層與層結合，例如通過層壓、 涂敷、噴涂、印刷等方法、使用粘合劑、原位固化等等。本發(fā)明的防雷系統(tǒng)可用于制造航空器、航天器、風力發(fā)電機、汽車、公共汽車、卡車，或任何其他應用(其中其他非導電或部分導電材料上需要防雷、電磁干擾屏蔽或靜電荷管理)所使用的零件。本發(fā)明的防雷系統(tǒng)還可應用于航空器、航天器、風力發(fā)電機、汽車、 公共汽車、卡車，或任何其他應用(其中需要改善的防雷、電磁干擾屏蔽或靜電荷管理)所使用的導電零件。在不脫離本發(fā)明范圍和原理的前提下，本發(fā)明的各種修改和更改對本領域的技術人員而言將是顯而易見的，并且應當理解，本發(fā)明并不受以上說明的示例性實施例的不當限制。
權利要求
1.一種防雷板，包括厚度為t的導電膜和位于所述導電膜上的厚度為T11的非導電第一識別層，其中所述第一識別層被圖案化成多個特征，所述特征選自深度d介于Tm的50% 和100%之間的山谷形特征、溝深度d介于、的50%和100%之間的脊-溝形特征、或它們的組合。
2.根據權利要求1所述的防雷板，其中所述第一識別層被圖案化成深度d介于Tm的 50%和100%之間的多個山谷形特征。
3.根據權利要求1所述的防雷板，其中所述第一識別層被圖案化成溝深度d介于T11的 50%和100%之間的第一多個脊-溝形特征。
4.根據權利要求3所述的防雷板，另外包括覆蓋所述第一識別層的一些部分的非導電第二識別層，其中所述第二識別層包括與所述第一多個脊-溝形特征不平行的第二多個脊-溝形特征。
5.根據權利要求3所述的防雷板，其中所述導電膜包括與所述第一多個脊-溝形特征不平行的第三多個脊-溝形特征。
6.根據權利要求1所述的防雷板，另外包括覆蓋所述第一識別層的一些部分的非導電第二識別層，其中所述第一識別層具有第一電介質擊穿強度，并且所述第二識別層具有小于所述第一電介質擊穿強度的90 %的第二電介質擊穿強度。
7.根據權利要求4所述的防雷板，其中所述非導電第二識別層包括可離子化顏料。
8.根據權利要求1所述的防雷板，其中所述非導電第一識別層包括可離子化顏料。
9.根據權利要求1所述的防雷板，其中t介于0.001微米和100微米之間。
10.根據權利要求1所述的防雷板，其中t介于0.01微米和10微米之間。
11.根據權利要求1所述的防雷板，其中d介于6微米和1毫米之間。
12.根據權利要求1所述的防雷板，其包含一定量的輕于50g/m2的導電材料。
13.根據權利要求1所述的防雷板，另外包括離子化漆層。
14.一種具有根據權利要求1所述的防雷板的復合航空器結構。
15.一種防雷板，包括厚度為t的導電膜和位于所述導電膜上的厚度為T11的非導電第一識別層，其中所述第一識別層包含具有第一電介質擊穿強度的第一材料，并包含具有第二電介質擊穿強度的第二材料的顆粒，所述第二電介質擊穿強度小于所述第一電介質擊穿強度的90%，其中所述顆粒的平均粒徑介于Tm的50%和100%之間。
16.根據權利要求15所述的防雷板，其中t介于0.001微米和100微米之間。
17.根據權利要求15所述的防雷板，其中t介于0.01微米和10微米之間。
18.根據權利要求15所述的防雷板，其中所述顆粒的平均粒徑介于6微米和1毫米之間。
19.根據權利要求15所述的防雷板，其包含一定量的輕于50g/m2的導電材料。
20.根據權利要求15所述的防雷板，另外包括離子化漆層。
21.根據權利要求15所述的防雷板，其中所述非導電第一識別層包括可離子化顏料。
22.—種具有根據權利要求15所述的防雷板的復合航空器結構。
23.一種具有根據權利要求15所述的防雷板的風力渦輪發(fā)電機結構。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種通常用于航空器的外表面上的防雷系統(tǒng)，其包括使用防雷板，所述防雷板包括導電膜和至少一個圖案化的、非導電識別層。
文檔編號H02G13/00GK102481974SQ201080025393
公開日2012年5月30日 申請日期2010年4月15日 優(yōu)先權日2009年4月17日
發(fā)明者拉里·S·赫伯特 申請人:3M創(chuàng)新有限公司