特許7390785カーボンナノ材料複合シート及び同カーボンナノ材料複合シートを作製するための方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-11-24
(45)【発行日】2023-12-04
(54)【発明の名称】カーボンナノ材料複合シート及び同カーボンナノ材料複合シートを作製するための方法
(51)【国際特許分類】
B32B 5/18 20060101AFI20231127BHJP
B32B 5/26 20060101ALI20231127BHJP
B32B 25/10 20060101ALI20231127BHJP
【ＦＩ】
B32B5/18
B32B5/26
B32B25/10
【請求項の数】
14
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2018210994
(22)【出願日】2018-11-09
(65)【公開番号】P2019107885
(43)【公開日】2019-07-04
【審査請求日】2021-11-05
(31)【優先権主張番号】15/814,662
(32)【優先日】2017-11-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】500520743
【氏名又は名称】ザ・ボーイング・カンパニー
【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ
(74)【代理人】
【識別番号】110002077
【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】ブラレイ， ダニエル ジェー．
(72)【発明者】
【氏名】カーティー， ジャニス エル．
【審査官】増田 亮子
(56)【参考文献】
【文献】欧州特許出願公開第０３２３５６３２（ＥＰ，Ａ１）
【文献】特開２０１０－２５１６０７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１４９１３４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ３２Ｂ １／００－４３／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
多孔質材料（５０８）と前記多孔質材料（５０８）に適用された金属コーティング（５１０）とを含む担体層（５０２）；前記担体層（５０２）に適用された、カーボンナノ材料（２２６）を含むカーボンナノ材料構造（５０４）の層；及び
エラストマ材料（５０６）
を含むエラストマ性カーボンナノ材料複合シート（４５０）
を備える複合材構造（４０６）であって、前記複合材構造（４０６）がガスケットとして構成され、前記担体層（５０２）及び前記カーボンナノ材料構造（５０４）に前記エラストマ材料（５０６）が含浸されている、複合材構造（４０６）。
【請求項2】
複数の前記エラストマ性カーボンナノ材料複合シート（４５０）を含む、請求項１に記載の複合材構造（４０６）。
【請求項3】
前記ガスケットが本体部分（４１６）と前記本体部分（４１６）に接続するフランジ部分（４１８）とを含む、請求項１又は２に記載の複合材構造（４０６）。
【請求項4】
前記多孔質材料（５０８）が不織布である、請求項１から３のいずれか一項に記載の複合材構造（４０６）。
【請求項5】
前記多孔質材料（５０８）が炭素繊維を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の複合材構造（４０６）。
【請求項6】
金属コーティング（５１０）がニッケルを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の複合材構造（４０６）。
【請求項7】
前記カーボンナノ材料構造（５０４）の前記カーボンナノ材料（２２６）の少なくとも一部が、前記担体層（５０２）の厚みを通して散在し、前記カーボンナノ材料構造（５０４）が前記担体層（５０２）に恒久的に接合されるように前記担体層（５０２）と絡まっている、請求項１から６のいずれか一項に記載の複合材構造（４０６）。
【請求項8】
前記カーボンナノ材料構造（５０４）が、ランダムに配向され、均一に分配された前記カーボンナノ材料（２２６）の構造を含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の複合材構造（４０６）。
【請求項9】
前記カーボンナノ材料（２２６）が、カーボンナノチューブ（２２８）、カーボンナノ粒子（２３２）、カーボンナノスフェア（２３０）及びグラフェン（２３４）のうちの少なくとも一つを含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の複合材構造（４０６）。
【請求項10】
前記エラストマ材料が、合成ゴム、ニトリルゴム、又はフルオロエラストマである、請求項１から９のいずれか一項に記載の複合材構造（４０６）。
【請求項11】
エラストマ性カーボンナノ材料複合シート（４５０）を備える複合材構造（４０６）を製造するための方法（５５０）であって：カーボンナノ材料構造（５０４）の層を、多孔質材料（５０８）と前記多孔質材料（５０８）に適用された金属コーティングとを含む担体層（５０２）に適用し、担体／カーボンナノ材料の組み合わせを生成すること（５５５）；及び
エラストマ材料（５０６）を前記担体／カーボンナノ材料の組み合わせに適用すること（５６０）
を含み、前記複合材構造（４０６）がガスケットとして構成された、方法。
【請求項12】
前記エラストマ材料（５０６）がシート形態であり、前記エラストマ材料（５０６）を前記担体／カーボンナノ材料の組み合わせに適用することが、前記シート形態の前記エラストマ材料（５０６）を前記担体／カーボンナノ材料の組み合わせの上に置き、レイアップを形成することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
前記エラストマ材料（５０６）を前記担体／カーボンナノ材料の組み合わせに適用することが、前記レイアップを加熱すること、及び前記レイアップを圧縮することのうちの少なくとも一つを含む、請求項１１又は１２に記載の方法。
【請求項14】
前記エラストマ材料（５０６）を前記担体／カーボンナノ材料の組み合わせに適用することが、前記エラストマ材料（５０６）の第１の層と前記エラストマ材料（５０６）の第２の層との間に前記担体／カーボンナノ材料の組み合わせを挟むことを含む、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、概して複合材料に関し、具体的には、例えば、多孔質担体材料に接合された、カーボンナノ材料構造の形態のカーボンナノ材料を含む多機能性カーボンナノ材料複合シート、前記カーボンナノ材料複合シートを含む複合材構造、及びそれらを作製するための方法に関する。
【背景技術】
【0002】
航空宇宙ビークルの設計及び製造において複合材料の割合は増大している。例えば、複合材は、航空宇宙用途における種々の一次及び二次構造、例えば航空機の機体及び／又は外側外板（例えば、胴体、翼等）を形成する複合剤パネルの構築に使用することができる。複合材の使用により、航空宇宙ビークルの種々の構成要素の強度が増し、重量が減少し、耐用年数が延びる。
【0003】
しかしながら、外板パネルのような複合材構成要素を有する航空宇宙ビークルは、落雷保護のため及び／又は外部電磁干渉から関連するアビオニクスとエレクトロニクスを遮蔽するために、追加材料の適用を必要とし得る。このような追加材料は、航空宇宙ビークルの重量を増加させ、製造の時間及び費用を増大させるので望ましくない。
【0004】
したがって、当業者は、複合材料の分野における研究開発の努力を継続している。
【発明の概要】
【0005】
一実施例では、本開示のカーボンナノ材料複合シートは、カーボンナノ材料構造の層と、多孔質金属化不織布材料を含む担体層とを含み、担体層はカーボンナノ材料構造に接合している。
【0006】
別の実施例では、本開示のカーボンナノ材料複合シートは、多孔質材料と多孔質材料に適用される金属コーティングとを含む担体層、担体層に適用されるカーボンナノ材料構造の層、カーボンナノ材料を含むカーボンナノ材料構造、及びエラストマ材料を含むエラストマ性カーボンナノ材料複合シートであり、担体層及びカーボンナノ材料構造にはエラストマ材料が含浸される。
【0007】
一実施例では、本開示のカーボンナノ材料複合シートを製造するための方法は：カーボンナノ材料構造の層を、多孔質金属化不織布材料から作製された担体層に接合するステップを含む。
【0008】
別の実施例では、カーボンナノ材料複合シート、具体的にはエラストマ性カーボンナノ材料複合シートを製造するための本開示の方法は、（１）カーボンナノ材料構造の層を担体層に適用して担体／カーボンナノ材料の組み合わせを生成するステップであって、担体層が多孔質材料と多孔質材料に適用された金属コーティングとを含む、ステップ；並びに（２）エラストマ材料を担体／カーボンナノ材料の組み合わせに適用するステップを含む。
【0009】
一実施例では、本開示の複合材構造は、少なくとも一つの繊維強化ポリマー層、及びカーボンナノ材料複合シートを含み、カーボンナノ材料複合シートは、カーボンナノ材料構造の層、及び多孔質金属化不織布材料を含む担体層を含み、担体層はカーボンナノ材料構造に接合される。
【0010】
別の実施例では、本開示の複合材構造は、多孔質材料と多孔質材料に適用される金属コーティングとを含む担体層、カーボンナノ材料を含み、担体材料に適用されるカーボンナノ材料構造の層、及びエラストマ材料を含むエラストマ性カーボンナノ材料複合シートを含み、担体層及びカーボンナノ材料構造にはエラストマ材料が含浸される。
【0011】
一実施例では、本開示の構造アセンブリは、第１の構造部材、第１の構造部材から間隔を空けて配置されて第１の構造部材との間に空隙を画定する第２の構造部材、及び空隙内に配置された複合材構造を含み、複合材構造は、多孔質材料と多孔質材料に適用された金属コーティングとを含む担体層、担体層に適用された、カーボンナノ材料を含むカーボンナノ材料構造の層、及びエラストマ材料を含むエラストマ性カーボンナノ材料複合シートを含み、担体層及びカーボンナノ材料構造にはエラストマ材料が含浸される。
【0012】
一実施例では、本開示の第１の構造部材と第２の構造部材とを接合するための方法は、（１）第１の構造部材と第２の構造部材との間に複合材構造を配置するステップであって、複合材構造が、多孔質材料と多孔質材料に適用された金属コーティングとを含む担体層、カーボンナノ材料を含み、担体層に適用されたカーボンナノ材料構造の層、及びエラストマ材料を含むエラストマ性カーボンナノ材料複合シートを含み、担体層及びカーボンナノ材料構造にエラストマ材料が含浸されている、ステップ；（２）第１の構造部材を複合材構造に接続するステップ；及び（３）第２の構造部材を複合材構造に接続するステップを含む。
【0013】
本開示の装置及び方法の他の実施例は、以下の詳細な説明、添付図面、及び特許請求の範囲から明確になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本開示のカーボンナノ材料複合シートを製造するための本開示の方法の一実施例のフロー図である。
【図2】本開示のカーボンナノ材料複合シートを製造するための本開示のシステムの一実施例の概略図である。
【図3】本開示のカーボンナノ材料複合シートの一実施例の概略ブロック図である。
【図4】本開示のカーボンナノ材料複合シートの一実施例の概略的部分断面図である。
【図5】本開示のカーボンナノ材料複合シートを製造するための本開示のシステムの一実施例の概略図である。
【図6】本開示のカーボンナノ材料複合シートを含む本開示の複合材構造の一実施例の概略ブロック図である。
【図7】航空機の製造及び保守方法のブロック図である。
【図8】航空機の概略図である。
【図9】本開示のカーボンナノ材料複合シートの一実施例の概略的部分断面図である。
【図10】本開示のカーボンナノ材料複合シートの種々の実施例の遮効果を示すグラフである。
【図11】本開示の構造アセンブリの一実施例の側方断面図である。
【図14】エラストマ性カーボンナノ材料複合シートを製造するための本開示の方法の一実施例を示すフロー図である。
【図16】第１の構造部材と第２の構造部材とを接合するための本開示の方法の一実施例を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下の詳細な説明は、添付の図面に言及している。添付の図面は、本開示によって説明された具体的な実施例を示している。異なる構造及び工程を有する他の実施例は、本開示の範囲から逸脱するものではない。同様の参照番号は、異なる図面における同一の特徴、要素、又は構成要素を表わし得る。
【0016】
上記の図３及び図８において、様々な要素及び／又は構成要素を結合する実線が存在する場合、これらの実線は、機械的、電気的、流体的、光学的、電磁的、及びその他の連結、並びに／又はその組み合わせを表すことができる。本明細書において使用される「連結（ｃｏｕｐｌｅｄ）」とは、直接的並びに間接的に関連付けられていることを意味する。例えば、部材Ａは部材Ｂに直接的に関連付けられ得るか、又は、例えば別の部材Ｃを介して、間接的に関連付けられ得る。開示された様々な要素間のすべての関係が必ずしも表わされているわけではないことが理解されるであろう。そのため、ブロック図に示されているもの以外の連結も存在し得る。様々な要素及び／又は構成要素を示すブロックを接続する破線が存在する場合、これらの破線は、機能及び目的の点で実線によって表されているものに類似した連結を表わす。しかしながら、破線によって表わされた連結は、選択的に設けられ得るか、又は本開示により開示される代替的な実施例に関連し得る。同様に、破線で表わされた要素及び／又は構成要素が存在する場合、それらは本開示により開示される代替的な実施例を示す。実線及び／又は破線で示されている一又は複数の要素は、本開示の範囲から逸脱せずに、特定の実施例から省略することができる。環境要素が存在する場合、それらは点線で表わされる。仮想的な（架空の）要素も、明確性のために示される場合がある。図３及び図８に示す特徴のうちの幾つかは、一又は複数のそのような組み合わせが本明細書に明示的に示されていなくも、図３及び図８、他の図面、並びに／又は付随する開示に記載された他の特徴を含むことを必要とせずに、様々な方法で組み合わせられ得ることが当業者は理解するであろう。同様に、提示されている実施例に限定されない追加的な特徴が、本明細書で示され説明されている特徴のうちの幾つか又はすべてと組み合わされ得る。
【0017】
上記の図１及び７では、ブロックは工程及び／又はその一部を表すことが可能であり、様々なブロックを結合する線は、工程又はその一部のいかなる特定の順番又は従属関係も暗示しない。破線で示されるブロックは、代替的な工程及び／又はその一部を示す。様々なブロックを接続する破線がある場合、その破線は工程又はその一部の代替的な従属関係を表わす。様々な本開示の工程間のすべての従属関係が必ずしも表わされるわけではないことを理解されたい。本明細書に明記された方法の工程（複数可）を記載している図１及び図７、並びに付随する開示は、必ずしも工程が実行されるべきシーケンスを決定付けていると解釈すべきではない。むしろ、例示的な一つの順序が示されているが、工程のシーケンスは、適切であれば修正することができることを理解されたい。したがって、特定の工程は、異なる順序で又は同時に実行してもよい。更に、当業者であれば、記載されたすべての工程を実施する必要はないことを認識するであろう。
【0018】
別途示されない限り、「第１」「第２」等の用語は、本明細書では単に符号として使用され、それらの用語が表すアイテムに順序的、位置的、又は序列的な要件を課すことは意図していない。更に、「第２」のアイテムへの言及が、より小さい数が振られたアイテム（例えば、「第１」のアイテム）及び／又はより大きい数が振られたアイテム（例えば、「第３」のアイテム）の存在を必要とすることも、除外することもない。
【0019】
本明細書において、列挙されたアイテムと共に使用される「～のうちの少なくとも一つ（少なくとも一つの）」という表現は、列挙されたアイテムのうちの一又は複数の種々の組み合わせが使用可能であること、及び必要とされうるのは列挙されたアイテムのうちの一つだけであることを意味している。アイテムとは、特定の対象物、物品、又はカテゴリのことであり得る。換言すると、「～のうちの少なくとも一つ」は、アイテムの任意の組み合わせ、又は任意の数のアイテムが列挙された中から使用され得ることを意味するが、列挙されたアイテムのすべてが必要とされるわけではない。例えば、「アイテムＡ、アイテムＢ、及びアイテムＣのうちの少なくとも一つ」は、例えば、「アイテムＡ」、「アイテムＡとアイテムＢ」、「アイテムＢ」、「アイテムＡとアイテムＢとアイテムＣ」、又は「アイテムＢとアイテムＣ」を意味し得る。幾つかの場合には、「アイテムＡ、アイテムＢ、及びアイテムＣのうちの少なくとも一つ」は、例えば、限定しないが、「２個のアイテムＡと１個のアイテムＢと１０個のアイテムＣ」、「４個のアイテムＢと７個のアイテムＣ」、又は他の何らかの適切な組み合わせを意味し得る。
【0020】
本明細書において、「実施例」、「一実施例」、「別の実施例」、又類似表現への言及は、実施例に関連して説明される一又は複数のフィーチャ、構造、要素、構成要素、又は特徴が、少なくとも一つの実施形態又は実装態様に含まれることを意味する。したがって、本明細書を通して、「一実施例では」、「一実施例として」という表現、及び類似表現は、必ずしもそうではないが、同一の実施形態を指している場合がある。更に、任意の一実施例を特徴付ける主題は、必ずしもそうではないが、いずれかの他の実施例を特徴付ける主題を含み得る。
【0021】
特許請求されうるが、特許請求されないこともありうる本開示による主題の例示的且つ非網羅的な実施例が、以下に提供される。
【0022】
図１を参照すると、方法１００の一実施例が開示されている。方法１００は、多機能性カーボンナノ材料複合シート２０２を作製するための本開示の方法の例示的一実装態様である。図２に示すように、システム２００は、例えば方法１００による、カーボンナノ材料複合シート２０２を作製するための本開示のシステムの例示的一実装態様である。本開示の範囲を逸脱することなく、方法１００に変更、追加、又は省略を行うことができる。方法１００は、より多くのステップ、より少ないステップ、又はその他のステップを含み得る。加えて、任意の適切な順序でステップを実施してもよい。
【0023】
図１を参照すると、図３に関連して、一実施例では、方法１００は、ブロック１２２に示すように、カーボンナノ材料構造２４２の層２５８（例えば一又は複数の層）を担体層２０４に接合するステップを含む。一実施例では、担体層２０４は、多孔質金属化不織布材料から作製される。一実施例では、カーボンナノ材料構造２４２の層２５８は、担体層２０４に恒久的に接合される。
【0024】
一実施例では、方法１００は、ブロック１２４に示すように、剥離可能な保護フィルム２１６を担体層２０４に連結するステップを含む。一実施例では、担体層２０４は、図４に示すように、保護フィルム２１６とカーボンナノ材料構造２４２（例えばカーボンナノ材料構造２４２の層２５８）との間に位置する。
【0025】
図１を参照すると、図３に関連して、例示的一実装態様では、方法１００は、ブロック１０２に示すように、担体層２０４を提供するステップを含む。一般に、担体層２０４は、担体層２０４の表面上にカーボンナノ材料構造２４２を形成（例えば、構築及び／又は接合）するために、その上にカーボンナノ材料２２６を重ね合わせることのできる任意の材料を含む。担体層２０４は、担体材料、材料層、フィルタ層、又はフィルタリング層とも呼ばれる。一般的な例として、担体層２０４は、カーボンナノ材料２２６（例えば、カーボンナノ材料２２６のスラリー２３８）をフィルタリングすることのできる任意の多孔質材料を含む。多孔質材料は、アパーチャ又は多孔質フィルム、シート、ベール、又は布材料（例えば、スラリー２３８をフィルタリングする複数のアパーチャ又は開口を有する材料）を含むことができる。担体層２０４は、特定の用途及び／又は所望の特性に応じて導電性でも非導電性でもよい。非限定的実施例には、織又は不織（例えば、湿式又はメルトスパン）のナイロン、ポリエステル、ＰＥＥＫ、ＰＥＫＫ、ファイバガラス、炭素繊維、金属化ポリマー、又は金属網／箔（例えばエキスパンド銅箔）が含まれる。
【0026】
図３を参照すると、一実施例では、カーボンナノ材料複合シート２０２は、カーボンナノ材料構造２４２の層２５８と、担体層２０４とを含む。一実施例では、担体層２０４は多孔質金属化不織布材料を含む。一実施例では、担体層２０４はカーボンナノ材料構造２４２に接合される。
【0027】
図３を参照すると、一実施例として、カーボンナノ材料複合シート２０２は積層板である。一実施例として、カーボンナノ材料複合シート２０２は連続シートである。一実施例として、担体層２０４は、カーボンナノ材料構造２４２（例えばカーボンナノ材料構造２４２の層２５８）に恒久的に接合される。一実施例として、カーボンナノ材料構造２４２は、ランダムに配向され、均一に分配されたカーボンナノチューブ（「ＣＮＴ」）２２８の構造を含む。特定の非限定的一実施例として、カーボンナノ材料構造２４２は、１平方メートル当たり約１グラム（ｇｓｍ）の坪量のカーボンナノ材料２２６を有する。別の特定の非限定的一実施例として、カーボンナノ材料構造２４２は、１平方メートル当たり少なくとも１グラム（ｇｓｍ）の坪量のカーボンナノ材料２２６を有する。一実施例では、カーボンナノ材料複合シート２０２は、カーボンナノ材料構造２４２に連結された少なくとも一つのポリマー層２６２を含む。別の実施例では、カーボンナノ材料複合シート２０２は、カーボンナノ材料構造２４２に連結された少なくとも一つのポリマー封入層２６４を含む。一実施例として、カーボンナノ材料複合シート２０２は、カーボンナノ材料構造２４２に連結されたプリプレグ材料２６６を含む。
【0028】
図２を参照すると、図３に関連して、例示的一実装態様では、図２に示すように、担体層２０４は、担体層２０４の連続シート（本明細書では一般にシート２０６と呼ぶ）として提供される（又はそのようなシートの形態をとることができる）。本明細書において使用される「連続」とは、幅の何倍もの大きさの長さを有する細長いシートを意味する。通常、シート２０６は、連続布；織物；ベール；不織のシート、プライ、又はマット；織られたシート、プライ、又はマット等であるか、又はそれらを含む。担体層２０４は多孔質とすることができる。担体層２０４は、導電性であっても非導電性であってもよい。図２に示すように、一実施例として、システム２００は、担体層２０４のロール（本明細書では一般にロール２０８と呼ぶ）を含む。例えば、連続シート２０６を作製し、ロール２０８へとまるめることができる。
【0029】
図３を参照すると、図２及び４に関連して、一般的且つ非限定的な一実施例として、担体層２０４は、導電材料の多孔質の不織ベール、シート、プライ、又はマットとすることができる（又はそのような形態をとることができる）。一般的一実施例として、担体層２０４は、束ねられて（ｌｏｏｐｅｄ ｔｏｇｅｔｈｅｒ）薄い不織シート、プライ、又はマットを形成する繊維２６０を含む。特定の非限定的一実施例として、担体層２０４（例えば導電性担体材料）は炭素繊維ベール２１０である（又はその形態をとる）。したがって、シート２０６（図２）は、炭素繊維ベール２１０の連続シートであり得る。炭素繊維ベール２１０は、ランダムに束ねられて炭素繊維２１２の薄い不織シート、プライ、又はマットを形成する炭素繊維２１２（例えば炭素繊維の複数の連続ストランド）を含む。炭素繊維ベール２１０は多孔質とすることができる。炭素繊維ベール２１０はまた、導電性とすることができる。特定の例示的実装態様では、炭素繊維２１２は、ライトバインダーでまとめて保持される（明瞭に図示されていない）。
【0030】
別の一般的且つ非限定的一実施例として、担体層２０４は、非導電材料の多孔質の不織ベール、シート、プライ、又はマットである（又はその形態をとる）。特定の非限定的実施例として、担体層２０４（例えば非導電性担体材料）は、ガラス繊維（例えば、Ｅガラス、Ｓガラス）、アラミド繊維（例えば、Ｋｅｖｌａｒ）、フルオロポリマー繊維（例えば、超高分子量ポリエチレン、高密度ポリエチレン、テフロン等）又はこれらの組み合わせの、多孔質の不織ベール、シート、プライ、又はマットである（又はその形態をとる）。
【0031】
別の一般的且つ非限定的一実施例として、担体層２０４は、誘電材料（例えば誘電ベール）の多孔質の不織ベール、シート、プライ、又はマットである（又はその形態をとる）（明瞭に図示されていない）。特定の非限定的実施例として、担体層２０４（例えば誘電性担体材料）は、限定しないが、超高分子量ポリエチレン（「ＵＨＭＷＰＥ」）、フルオロポリマー、ポリイミド、又はこれらの組み合わせを含む。
【0032】
担体層２０４に使用される特定の材料は、少なくとも部分的に、本開示のカーボンナノ材料複合シート２０２の特定の用途及び／又は機能に応じて決めることができ、そのような用途及び／又は機能には、限定されないが、電磁干渉（「ＥＭＩ」）の遮蔽、避雷、環境保護、環境隔離、耐引っかき性等が含まれる。一実施例として、カーボンナノ材料複合シート２０２のより高い導電性が望ましい又は必要であるとき、例えば、落雷保護及び／又は低周波遮蔽効果のために、担体層２０４は、導電材料、例えば炭素繊維２１２（例えば炭素繊維ベール２１０）から作製することができる。別の実施例として、カーボンナノ材料複合シート２０２のより低い導電性が望ましい又は必要であるとき、担体層２０４は、非導電材料、例えば、ガラス、アラミド、及び／又はフルオロポリマー繊維から作製することができる。
【0033】
図３を参照すると、一実施例では、担体層２０４は、ニッケルコート繊維（ニッケルコーティング２１４でコーティングされた繊維２６０）を含む。したがって、一実施例では、担体層２０４は金属コーティング２５４を含む。金属コーティング２５４を含む担体層２０４は、金属コート担体層、金属化担体層、金属コート担体材料、金属化担体材料、金属コート材料層、金属化材料層、金属コートフィルタ層、金属化フィルタ層、金属コートフィルタリング層、金属化フィルタリング層、金属コート繊維層、又は金属化繊維層とも呼ばれる。特定の非限定的一実施例として、金属コーティング２５４はニッケルコーティング２１４である。ニッケルコーティング２１４を含む担体層２０４は、ニッケル（「Ｎｉ」）－コート担体層、ニッケル（「Ｎｉ」）－金属化担体層、ニッケルコート担体材料、ニッケル金属化担体材料、ニッケルコート材料層、ニッケル金属化材料層、ニッケルコートフィルタ層、ニッケル金属化フィルタ層、ニッケルコートフィルタリング層、ニッケル金属化フィルタリング層、ニッケルコート繊維層、又はニッケル金属化繊維層とも呼ばれる。
【0034】
ニッケル以外の他の金属も金属コーティング２５４として使用することができる。金属コーティング２５４に使用される特定の金属は、例えば、所望の遮蔽効果に基づいて選択され得る。
【0035】
図１を参照すると、図３に関連して、例示的一実装態様では、方法１００は、ブロック１１８（図２）に示すように、金属コーティング２５４（例えばニッケルコーティング２１４）を担体層２０４に適用するステップを含む。金属コーティング２５４（例えばニッケルコーティング２１４）は、様々な既知のプロセス又は技術により担体層２０４に適用することができる。例示的一実装態様では、ニッケル（ニッケルコーティング２１４）は、化学蒸着プロセスにより担体層２０４に適用することができる。別の例示的実装態様では、ニッケルは、無電解ニッケルめっきプロセスにより担体層２０４に適用することができる。また別の例示的実装態様では、ニッケルは、ニッケル電気めっきプロセスにより担体層２０４に適用することができる。
【0036】
一実施例として、炭素繊維ベール２１０は金属コーティング２５４（例えばニッケルコーティング２１４）を含む。金属コーティング２５４を含む炭素繊維ベール２１０は、金属コート炭素繊維ベール又は金属化炭素繊維ベールとも呼ばれる。一実施例として、ニッケルは、炭素繊維ベール２１０に適用されて、ニッケルコート炭素繊維ベールを形成する。ニッケルコーティング２１４を含む炭素繊維ベール２１０は、ニッケルコート炭素繊維ベール又はニッケル金属化炭素繊維ベールとも呼ばれる。金属コーティング２５４（例えばニッケルコーティング２１４）は、様々な既知のプロセス又は技術により炭素繊維ベール２１０に適用され得る。例として、ニッケル（ニッケルコーティング２１４）は、化学蒸着プロセス、無電解ニッケルめっきプロセス、又はニッケル電気めっきプロセスにより炭素繊維ベール２１０に適用される。
【0037】
一実施例として、繊維２６０は、金属コーティング２５４（例えばニッケルコーティング２１４）を含む。一実施例として、金属（例えばニッケル）は、繊維２６０の一つひとつに適用されて、金属（例えばニッケル）コート繊維を形成する。ニッケルコート繊維は、繊維ベール、シート、プライ、又はマット（例えば、ニッケルコートベール、シート、プライ、又はマット）を形成するために使用することができる。別の実施例として、炭素繊維２１２は金属コーティング２５４（例えばニッケルコーティング２１４）を含む。一実施例として、金属（例えばニッケル）は、炭素繊維２１２の一つひとつに適用されて、金属（例えばニッケル）コート炭素繊維を形成する。ニッケルコート炭素繊維は、炭素繊維ベール２１０（例えばニッケルコート炭素繊維ベール）を形成するために使用することができる。金属コーティング２５４（例えばニッケルコーティング２１４）は、様々な既知のプロセス又は技術により繊維２６０又は炭素繊維２１２に適用することができる。例として、ニッケルは、化学蒸着プロセス、無電解ニッケルめっきプロセス、又はニッケル電気めっきプロセスにより、繊維２６０又は炭素繊維２１２に適用される。
【0038】
一実施例として、非導電性担体材料又は誘電性担体材料（例えば、非導電材料又は誘電材料から作製された担体層２０４）は、金属コーティング２５４（例えばニッケルコーティング２１４）を含む。金属コーティング２５４（例えばニッケルコーティング２１４）の非導電性担体材料又は誘電性担体材料への適用は、導電性担体層２０４を提供し得る又は本質的に生成し得る。例えば、金属（例えばニッケル）は、非導電性担体材料又は誘電性担体材料に適用されて、金属コート（例えばニッケルコート）担体材料を形成する。金属コーティング２５４（例えばニッケルコーティング２１４）は、様々な既知のプロセス又は技術により、非導電性担体材料又は誘電性担体材料に適用することができる。例として、ニッケルは、化学蒸着プロセス、無電解ニッケルめっきプロセス、又はニッケル電気めっきプロセスにより、非導電性担体材料又は誘電性担体材料に適用される。
【0039】
図２を参照すると、一実施例では、システム２００は、一又は複数の第１のローラ２２４を含む。第１のローラ２２４は、担体層２０４の、例えばシート２０６（例えば炭素繊維ベール２１０）をロール２０８から引き出し、担体層２０４を処理経路に沿って方向付ける又はガイドするように構成されたガイドローラ、ニップローラ、又はピンチローラ等とすることができる。
【0040】
図１を参照すると、図２及び３に関連して、例示的一実装態様では、方法１００は、ブロック１０４に示すように、カーボンナノ材料２２６を提供するステップを含む。カーボンナノ材料２２６は様々な形態をとり得る。図３に示されるように、一般的且つ非限定的な一実施例として、カーボンナノ材料２２６は、様々な幾何形状を有するカーボンナノ粒子２３２である（又はその形態をとる）。特定の非限定的一実施例として、カーボンナノ材料２２６はカーボンナノチューブ２２８である（又はその形態をとる）。特定の非限定的一実施例として、カーボンナノ材料２２６はカーボンナノスフェア２３０である（又はその形態をとる）。特定の非限定的一実施例として、カーボンナノ材料２２６はグラフェン２３４である（又はその形態をとる）。特定の非限定的一実施例として、カーボンナノ材料２２６は、カーボンナノ粒子２３２、カーボンナノチューブ２２８、カーボンナノスフェア２３０、及び／又はグラフェン２３４のうちの少なくとも一つであるか、又はこれらの組み合わせである。カーボンナノ材料２２６は、炭素の他の様々な同素体も含み得る。
【0041】
種々の既知の化学プロセスを使用してカーボンナノ材料２２６を作り出すことができる。例えば、既知の技術に従って製造された様々な種類のカーボンナノチューブ２２８をカーボンナノ材料２２６として使用することができる。例示的一実装態様では、カーボンナノチューブ２２８は、ステンレス鋼シートの上で成長させることができる。成長したカーボンナノチューブ２２８は次いでシートからこすり取ることができる。
【0042】
一実施例として、カーボンナノチューブ２２８は、単層カーボンナノチューブ（「ＳＷＣＮＴ」）である。別の実施例として、カーボンナノチューブ２２８は、多層カーボンナノチューブ（「ＭＷＣＮＴ」）である。別の実施例として、カーボンナノチューブ２２８は、プレストレスト多層カーボンナノチューブ（「ＰＳＭＷＣＮＴ」）である。また別の実施例として、カーボンナノチューブ２２８は、ＳＷＣＮＴ、ＭＷＣＮＴ、及び／又はＰＳＭＷＣＮＴの組み合わせである。ＰＳＭＷＣＮＴは、既知の技術にしたがって作成することができる。一実施例として、ＰＳＭＷＣＮＴは、ＭＷＣＮＴをボムチャンバ（ｂｏｍｂ ｃｈａｍｂｅｒ）に入れ、爆発を使用して圧力を急速に増大させ、ＭＷＣＮＴの壁を、ファンデルワース力が優勢な距離内へと強制的に圧縮することにより得られる。一実施例として、ＰＳＭＷＣＮＴは、ＭＷＣＮＴを放射線に曝露して圧力を増大させることにより得られる。特定の非限定的一実施例では、ＰＳＭＷＣＮＴは、約０．２２ｎｍから約０．２８ｎｍの範囲の壁間間隔（例えば、従来のＭＷＣＮＴの場合の約０．３４ｎｍと比較して）を有する。ＰＳＭＷＣＮＴにより提供される利点には、強化された壁間せん断強度が含まれ、これは次いで、普通のＭＷＣＮＴと比較して荷重伝播能を向上させる。これにより、普通のカーボンナノチューブ（「ＣＮＴ」）より約２０パーセント高いヤング率及び軸方向引張強度が提供される。
【0043】
図１を参照すると、図２に関連して、例示的一実装態様では、方法１００は、ブロック１０６に示すように、カーボンナノ材料２２６と液体２３６とを混合してカーボンナノ材料２２６と液体２３６とのスラリー（本明細書では一般にスラリー２３８と呼ぶ）（例えば、流体混合物又は液体２３６にカーボンナノ材料２２６を懸濁した懸濁液）を形成するステップを含む。液体２３６は、カーボンナノ材料２２６を分散及び懸濁することのできる、任意の適切な分散液体又は流体担体材料とすることができる。一般に、液体２３６は、カーボンナノ材料２２６と非反応性である（例えば、カーボンナノ材料２２６は液体２３６に不溶性である）。特定の非限定的一実施例として、液体２３６は水である。別の特定の非限定的一実施例として、液体２３６は有機溶媒である。別の特定の非限定的一実施例として、液体２３６は酸である。別の特定の非限定的一実施例として、液体２３６は樹脂（例えば、熱可塑性プラスチック又はエポキシ）である。適切な分散液体（例えば液体２３６）の他の例も考慮される。液体２３６は、液体２３６中におけるカーボンナノ材料２２６の分散及び懸濁を向上及び／又は安定させるための一又は複数の化合物も含み得る。
【0044】
図１を参照すると、図２及び３に関連して、例示的一実装態様では、方法１００は、ブロック１０８に示すように、カーボンナノ材料２２６のスラリー２３８及び液体２３６を、担体層２０４の上に重ねる（例えば分配する）ステップを含む。方法１００は、ブロック１１０に示すように、担体層２０４によりカーボンナノ材料２２６をフィルタリングするステップを含む。方法１００は、ブロック１１２に示すように、担体層２０４の表面上にカーボンナノ材料構造２４２（図３）を形成する（例えば構築する）ステップを含む。担体層２０４に接合された（例えば、担体層の上に形成されて担体層に連結された）カーボンナノ材料構造２４２の組み合わせを、本明細書ではカーボンナノ材料前駆物質複合シート２４６と呼び、図２に示す。
【0045】
図２を参照すると、図３に関連して、一実施例では、システム２００は形成テーブル２４０を含む。カーボンナノ材料構造２４２（図３）を構築するためのカーボンナノ材料２２６と担体層２０４との相互作用は形成テーブル２４０上において起こる。例示的一実装態様では、形成テーブル２４０は、担体層２０４の上にスラリー２３８が分配される（例えば、注がれる、噴霧される等する）とき、担体層２０４を支持するために十分なワイヤーメッシュ又はスクリーンを含む。スラリー２３８は、担体層２０４の上に重ねられる（例えば注がれる）と、担体層２０４の表面上に広がる。液体２３６は担体層２０４を通過し、カーボンナノ材料２２６は担体層２０４によってフィルタリングされ（例えば、排出される及び保持される）（例えば、担体層２０４の表面の上及び／又は少なくとも部分的に下に）て、カーボンナノ材料構造２４２を形成する。例示的一実装態様では、担体層２０４は、処理経路に沿って担体層２０４を運ぶコンベヤ（例えばコンベヤベルト）（明瞭に図示されていない）上に支持される。コンベヤは、スラリー２３８が担体層２０４の上に分配されて担体層２０４によりフィルタリングされる際に一平面内に担体層２０４を支持するために十分な、ワイヤーメッシュ又はスクリーンとすることができる。一実施例では、システム２００（例えば形成テーブル２４０）は、カーボンナノ材料２２６が表面上に絡まって担体層２０４中に定着する（例えば、少なくとも部分的に分散する）ことを可能にする間に、担体層２０４の上から（例えば担体層の上側表面から）及び担体層２０４を通してスラリー２３８を引き寄せるために十分な真空圧を提供するように構成された真空ゾーンも含み得る。カーボンナノ材料２２６は、フィルタリングステップ（ブロック１１０）に続いて、ランダムに配向し、担体層２０４上に均一に分配することができる。
【0046】
図３及び４を参照すると、図１及び２に関連して、一実施例では、カーボンナノ材料２２６の少なくとも一部は、図４に示すように、担体層２０４の厚みを通して散在し、カーボンナノ材料構造２４２が担体層２０４に恒久的に接合されるように担体層２０４と絡まっている。例示的一実装態様では、スラリー２３８（図２）の重ね合わせステップ（ブロック１０８）及びフィルタリングステップ（ブロック１１０）（図１）の間に、カーボンナノ材料２２６が複数の方向に互いに絡まり合い、担体層２０４の表面上にカーボンナノ材料構造２４２（例えばカーボンナノ材料２２６の蓄積物）を形成する（ブロック１１２）。したがって、カーボンナノ材料構造２４２は、カーボンナノ材料２２６の絡まったネットワークを含むシート構造である（例えば、カーボンナノ粒子構造は、カーボンナノ粒子２３２の絡まったネットワークを含み、カーボンナノチューブ構造は、カーボンナノチューブ２２８の絡まったネットワークを含み、カーボンナノスフェア構造は、カーボンナノスフェア２３０の絡まったネットワークを含み、又はグラフェン構造は、グラフェン２３４の絡まったネットワークを含む）。カーボンナノ材料２２６は、担体層２０４の表面上において、ランダムに分配又は配向されていてよい。代替的に、カーボンナノ材料２２６は、担体層２０４の表面上において、一様に分配又は配向されていてよい。
【0047】
特定の、非限定的一実装態様として、担体層２０４（例えば、炭素繊維ベール、ニッケルコート炭素繊維ベール等）は、例えばコンベヤ上において、システム２００の処理経路（明瞭に図示しない）に沿って移動する。カーボンナノ材料２２６は、液体２３６とカーボンナノ材料２２６（例えば、カーボンナノチューブ２２８、カーボンナノスフェア２３０、カーボンナノ粒子２３２、グラフェン２３４）とのスラリー２３８として担体層２０４の上に適用することができる。担体層２０４（例えばコンベヤ）の移動速度は、スラリー２３８の、したがってカーボンナノ材料２２６の、その下に位置する担体層２０４全体への均一な分配が提供されるように、制御することができる。
【0048】
蓄積されてカーボンナノ材料構造２４２を形成するカーボンナノ材料２２６の密度は、種々の要因に応じて決まり、そのような要因には、限定されないが、カーボンナノ材料２２６のサイズ及び／又は幾何形状、カーボンナノ材料２２６の種類、カーボンナノ材料構造２４２の特定の用途（例えば、特定のＲＦ周波数における所望の遮蔽効果又は減衰、落雷保護の所望のレベル、所望の導電性レベル、所望の表面抵抗率等）、カーボンナノ材料構造２４２の所望の厚さ、カーボンナノ材料構造２４２の所望の重量等が含まれる。特定の非限定的一実施例として、カーボンナノ材料２２６ は、１平方メートル当たり約１グラム（ｇｓｍ）の坪量を有する。特定の非限定的一実施例として、カーボンナノ材料２２６は、約１．０未満の相対的密度を有する。図１に示すように、分配（ブロック１０８）及びフィルタリング（ブロック１１０）ステップは、カーボンナノ材料構造２４２を構築するために必要に応じて繰り返すことができる。
【0049】
図４を参照すると、一実施例として、カーボンナノ材料２２６間の絡み合いは、異なるカーボンナノ材料２２６の間の様々な交差位置２４４で起こり得る。絡まったカーボンナノ材料２２６のネットワークは、安定したカーボンナノ材料構造２４２を得るのに十分な数の交差位置２４４を提供するために、十分な量のカーボンナノ材料２２６を含み得る。
【0050】
カーボンナノ材料２２６（例えば、カーボンナノチューブ、２２８、カーボンナノスフェア２３０、カーボンナノ粒子２３２、グラフェン２３４等）の種類及び／又は幾何形状に応じて、カーボンナノ材料２２６のサイズは変化し得る。特定の非限定的一実施例として、カーボンナノチューブ２２８は、極めて高いアスペクト比（直径に対する長さの比）、例えば、少なくとも２５００：１を有する。例えば、カーボンナノチューブ２２８は、約０．５ミリメートルから約４ミリメートルの範囲の長さと、約１ナノメートルから約５０ナノメートルの範囲の直径とを有する。カーボンナノ材料２２６の他の適切な寸法も、限定されることなく考慮される。
【0051】
カーボンナノ材料２２６はサイズが小さいため、少なくとも幾つかのカーボンナノ材料２２６は、少なくとも部分的に担体層２０４の中へと分散及び統合される。例えば、少なくとも幾つかのカーボンナノ材料２２６は、少なくとも部分的に担体層２０４の厚みを通して進入及び散在（例えば貫通）し（明瞭に図示しない）、担体層２０４と絡まって統合する。したがって、カーボンナノ材料構造２４２は、方法１００（図１）のフィルタリング（ブロック１１０）及び構築（ブロック１１２）ステップの後、担体層２０４に効果的に連結される（例えば、カーボンナノ材料前駆物質複合シート２４６を形成する）。一実施例として、カーボンナノ材料２２６は、担体層２０４の表面近傍で（例えば表面において又は表面の近くで）濃縮される。一実施例として、カーボンナノ材料２２６は、担体層２０４の厚みの一部に散在して絡まっている。一実施例として、カーボンナノ材料２２６は、担体層２０４の厚み全体に完全に散在して絡まっている。
【0052】
図１を参照すると、図２に関連して、例示的一実装態様では、方法１００は、ブロック１１４に示すように、圧力及び熱のうちの少なくとも一つを、カーボンナノ材料前駆物質複合シート２４６に加える（例えば、圧力及び熱のうちの少なくとも一つを、カーボンナノ材料構造２４２と担体層２０４との連結された組み合わせに加える）ステップ、ブロック１１６に示すように、カーボンナノ材料構造２４２と担体層２０４とを統合するステップ、及びブロック１２０に示すように、カーボンナノ材料複合シート２０２を形成するステップを含む。圧力及び熱のうちの少なくとも一つをカーボンナノ材料前駆物質複合シート２４６（例えば、カーボンナノ材料構造２４２及び担体層２０４）に加えるステップは、積層加工とも呼ばれる。一実施例として、熱を加えることは、カーボンナノ材料前駆物質複合シート２４６を乾燥させることを含む。例えば、カーボンナノ材料前駆物質複合シート２４６に対し、担体層２０４及び／又はカーボンナノ材料構造２４２に残る液体２３６があればそれを乾燥させる（例えばエバポレートする）ために十分な熱を加えることができる。一般的且つ非限定的な一実施例として、カーボンナノ材料前駆物質複合シート２４６は、液体２３６を除去し、カーボンナノ材料前駆物質複合シート２４６を乾燥させ、カーボンナノ材料複合シート２０２を形成するために、華氏約２００度から華氏約３００度（例えば華氏２２０度）に加熱することができる。一実施例として、圧力を加えることは、カーボンナノ材料前駆物質複合シート２４６を圧縮することを含む。例えば、カーボンナノ材料前駆物質複合シート２４６に対し、カーボンナノ材料前駆物質複合シート２４６を圧縮してカーボンナノ材料複合シート２０２を成形するために十分な圧力を加えることができる。一般的且つ非限定的な一実施例として、カーボンナノ材料前駆物質複合シート２４６は、約８ミルの厚さから圧縮して、約６ミル（例えば、６．３ミル）の厚さを有するカーボンナノ材料複合シート２０２を形成することができる。熱、圧力又はこれらの組み合わせを加えることは、カーボンナノ材料構造２４２と担体層２０４とを更に接合及び統合する。カーボンナノ材料前駆物質複合シート２４６に（例えばニップローラ２５０によって）加えられた圧力及び／又は熱は、均一であり、均一且つ単一なカーボンナノ材料複合シート２０２の生成を助ける。
【0053】
図２を参照すると、図１に関連して、システム２００は、一又は複数のドライヤ２４８（例えば熱を加えるための）及び／又は一又は複数の第２のローラ２５０（例えば、圧力を加えるため、又は圧力と熱を加えるための）を含むことができる。ドライヤ２４８は、形成テーブル２４０に続く処理経路に沿ってカーボンナノ材料前駆物質複合シート２４６の近傍（例えば近く）に位置させ、カーボンナノ材料前駆物質複合シート２４６を乾燥させ（例えば、カーボンナノ材料前駆物質複合シート２４６に残る液体２３６を除去する）、カーボンナノ材料複合シート２０２を形成するように構成され得る。第２のローラ２５０は、カーボンナノ材料前駆物質複合シート２４６を処理経路に沿って引っ張り、方向付け、又はガイドするように構成されたガイドローラ、ニップローラ、ピンチローラ等とすることができる。第２のローラ２５０は、カーボンナノ材料前駆物質複合シート２４６を圧縮し、カーボンナノ材料複合シート２０２を形成するように構成してもよい。第２のローラ２５０は、例えば第２のローラ２５０によって圧縮されている間にカーボンナノ材料前駆物質複合シート２４６を乾燥させるために、カーボンナノ材料前駆物質複合シート２４６の温度を上昇させるように構成された加熱ローラとすることができる。図２及び５には、例として向かい合う第２のローラ２５０の対が一つだけ示されているが、当業者であれば、複数の段階において段階的に（例えば、約０．５ミル～約１．０ミルずつ）圧縮するために、第２のローラ２５０の複数の対を処理経路に沿って配置できることが分かるであろう。
【0054】
圧力及び／又は熱をカーボンナノ材料前駆物質複合シート２４６（例えば、カーボンナノ材料構造２４２と担体層２０４との組み合わせ）に加えること（ブロック１１４）は、カーボンナノ材料２２６を更に散在させて担体層２０４と統合させ、例えば、カーボンナノ材料構造２４２と担体層２０４とを接合させ得る（ブロック１２２）。
【0055】
圧力及び／又は熱を加えるステップ（ブロック１１４）（図１）に続いて、カーボンナノ材料複合シート２０２は、カーボンナノ材料複合シート２０２（本明細書では一般にロール２５２と呼ぶ）へと丸めることができる。
【0056】
図５を参照すると、図４に関連して、例示的一実装態様では、担体層２０４は保護フィルム２１６も含み得る。保護フィルム２１６は、例えばロール２５２へと丸められるときにカーボンナノ材料複合シート２０２を保護することができる。保護フィルム２１６は、例えば複合材構造３００（図６）の作製に使用されるとき、特定の用途におけるカーボンナノ材料複合シート２０２の使用に先立って、カーボンナノ材料複合シート２０２から除去される。保護フィルム２１６は、保護層又は剥離フィルムとも呼ばれる。
【0057】
一実施例として、保護フィルム２１６は、保護フィルム２１６のシート（本明細書では一般にシート２２２と呼ぶ）として提供される（又はその形態をとる）。特定の非限定的一実施例として、保護フィルム２１６は、ポリテトラフルオロエチレンガラス材料、例えばＡＲＭＡＬＯＮＴＭポリテトラフルオロエチレンガラス積層板から作製される。
【0058】
一実施例として、システム２００は、保護フィルム２１６のロール（本明細書では一般にロール２２０と呼ぶ）へと丸められた連続シート２２２を含む。一実施例として、保護フィルム２１６は、担体層２０４（例えば炭素繊維ベール２１０）に対して剥離可能に連結される。
【0059】
第１のローラ２２４は、担体層２０４をロール２０８から、保護フィルム２１６をロール２２０から、それぞれ引き出して、担体層２０４と保護フィルム２１６を処理経路に沿って方向付ける又はガイドするように構成され得る。第１のローラ２２４は、シート２０６とシート２２２とを緊密に接触させるように構成することもできる。
【0060】
図９を参照すると、一実施例では、カーボンナノ材料複合材構造２０２は誘電層２５６を含む。誘電層２５６は、担体層２０４に連結され得る。一実施例として、誘電層２５６は、カーボンナノ材料２２６と液体２３６とのスラリー２３８を重ね合わせるステップ（ブロック１０８）の前に、担体層２０４に適用することができる。図９に示すように、担体層２０４は、誘電層２５６とカーボンナノ材料構造２４２との間に配置され得る。一実施例として、担体層２０４への誘電層２５６の適用は、保護フィルム２１６の適用に関して本明細書に上述したプロセスに類似している。しかしながら、誘電層２５６は、担体層２０４から除去されなくてもよい。一実施例では、カーボンナノ材料複合材構造２０２は、担体層２０４に適用された保護フィルム２１６と誘電層２５６とを含む。例えば、保護フィルム２１６は、誘電層２５６に適用（例えば、剥離可能に連結）される（例えば、誘電層２５６は、担体層２０４と保護フィルム２１６との間に配置される）。誘電層２５６は、多孔質でも非多孔質でもよい（例えば、多孔質材料又は非多孔質材料から作製され得る）。
【0061】
図６を参照すると、複合材構造３００の一実施例が開示されている。一実施例では、複合材構造３００は、少なくとも一つの繊維強化ポリマー層３０２とカーボンナノ材料複合シート２０２とを含む。カーボンナノ材料複合シート２０２は、カーボンナノ材料構造２４２の層２５８と担体層２０４とを含み得る。担体層２０４は、多孔質金属化不織布材料を含むことができる。担体層２０４は、カーボンナノ材料構造２４２に接合され得る。一実施例では、担体層２０４は、カーボンナノ材料構造２４２に恒久的に接合される。一実施例では、カーボンナノ材料複合シート２０２は積層板である。一実施例では、カーボンナノ材料構造２４２は、ランダムに配向され、均一に分配されたカーボンナノチューブ２２８（又は他の種類のカーボンナノ材料２２６）の構造を含む。
【0062】
したがって、一実施例では、複合材構造３００は複合材積層板である。一実施例として、複合材構造３００は、一又は複数の繊維強化ポリマー層３０２を含む（例えば、図６の実施例には三つの繊維強化ポリマー層３０２が示されている）。繊維強化ポリマー層３０２の各々は、ポリマーマトリックスによって接合された、強化繊維材料のシート、マット、又はプライを含み得る（明瞭に図示されていない）。繊維材料は、任意の適切な織布又は不織布（例えば、編物、組物、又はステッチ）の連続的な強化繊維又はフィラメントを含み得る。ポリマーマトリクス材料は、任意の適切な熱硬化性樹脂（例えば、エポキシ）又は熱可塑性樹脂を含み得る。
【0063】
繊維強化ポリマー層３０２を作製するために、種々の既知のプロセス又は技術を使用することができる。一実施例として、繊維強化ポリマー層３０２の各々は、ドライレイアップとして知られる、ポリマーマトリックス材料が予備含浸された強化繊維材料のシート（例えばプリプレグ）を含む。一実施例として、繊維強化ポリマー層３０２の各々は強化繊維材料のシートを含み、ポリマーマトリックス材料は、ウェットレイアップとしても知られる、強化繊維材料に適用される。
【0064】
複合材構造３００はまた、カーボンナノ材料複合シート２０２の少なくとも一つの層を含む。複合材構造３００を作製するために、種々の既知のプロセス又は技術を使用することができる。例示的一実装態様では、繊維強化ポリマー層３０２とカーボンナノ材料複合シート２０２は、例えば型の内部で、連続的にレイアップされる（明瞭に図示されていない）。繊維強化ポリマー層３０２とカーボンナノ材料複合シート２０２とを共硬化させて複合材構造３００を形成することができる。一実施例として、図６に示すように、カーボンナノ材料複合シート２０２は複合材レイアップの最も外側の層である（例えば、複合材構造３００の外面層を画定する）。一実施例として、カーボンナノ材料複合シート２０２は、複合材レイアップの内層である（例えば、複合材構造３００の内層を画定する）。
【0065】
複合材構造３００は、任意の所望の三次元（「３Ｄ」）形状を含み得る。３Ｄ形状は、複合材構造３００の長さ寸法、幅寸法、高さ寸法及び／又は断面寸法を含む種々の寸法を含み得る。特定の非限定的一実施例として、複合材構造３００は航空機の外板パネルである。
【0066】
したがって、本開示のカーボンナノ材料複合シート２０２は、複合材構造３００を作製するための製造プロセスに統合することができる。カーボンナノ材料複合シート２０２は、複合材構造３００に、追加の材料を必要とせずに、ＥＭＩに対する有効な遮蔽と落雷保護とを提供することができる。
【0067】
カーボンナノ材料複合シート２０２を含む複合材構造３００は、拡大されたＥＭＩ遮蔽効果を有し、これは、各無線周波数（「ＲＦ」）帯がエレクトロニクスとアビオニクスに異なる影響を与えることから、特に航空宇宙の用途において特に有益であり得る。一実施例として、担体層２０４（例えば炭素繊維ベール２１０）を含むカーボンナノ材料複合シート２０２とカーボンナノ材料構造２４２とは、中波（約１００ＭＨｚから約１ＧＨｚ）及び高周波（約１ＧＨｚ超）において有効なＥＭＩ遮蔽を提供する。一実施例として、ニッケルコーティング２１４（例えば、ニッケルコート炭素繊維ベール２１０）を有する担体層２０４とカーボンナノ材料構造２４２とを含むカーボンナノ材料複合シート２０２は、低周波（約１００ＭＨｚ未満）、中波（約１００ＭＨｚから約１ＧＨｚ）、及び高周波（約１ＧＨｚ超）において有効なＥＭＩ遮蔽を提供する。
【0068】
担体層２０４、又は担体層２０４に連結された誘電層２５６としての誘電材料の使用は、例えば、落雷の際に雷電流を表面に保持し、その下に位置する複合材構造３００中にエネルギーが到達して損傷を引き起こす前に、カーボンナノ材料複合シート２０２がそのようなエネルギーを伝導させることを可能にすることで、その下に位置する複合材構造３００に対して避雷のためのバリヤを提供する。
【0069】
種々の実施例では、カーボンナノ材料複合シート２０２のために選択される材料は、特定の周波数又は周波数レンジのために所望のＥＭＩ遮蔽効果（デシベルで）（「ｄＢ」）を提供するように選択される。一実施例として、カーボンナノ材料構造２４２（絡んだカーボンナノ材料２２６のネットワークから形成される）は、カーボンナノ材料複合シート２０２に対し、中波及び高周波において有効なＥＭＩ遮蔽を提供する。導電性担体層２０４（例えば、導電材料又は金属コート材料から形成される）は、カーボンナノ材料複合シート２０２に対し、低周波において有効なＥＭＩ遮蔽を提供し得る。したがって、金属コーティング２５４（例えばニッケルコーティング２１４）を有する担体層２０４（例えば炭素繊維ベール２１０）とカーボンナノ材料構造２４２とを含むカーボンナノ材料複合シート２０２は、低周波、中波、及び高周波において有効なＥＭＩ遮蔽を提供し得る。金属コーティング２５４として使用されるニッケルは、有利には、低周波において最も高い遮蔽性能又は効果を提供し得る。
【0070】
いずれかの特定の理論に限定されるものではないが、担体層２０４の抵抗性の低下は、導電性の上昇と同等であり、したがって、例えば特に低周波におけるＥＭＩ遮蔽効果が増大する。
【0071】
図１０には、複合シート２０２の種々の材料構成のＥＭＩ遮蔽効果が示されている。図１０は、第１の担体層２０４ａ、カーボンナノ材料構造２４２、第１のカーボンナノ材料複合シート２０２ａ、第２の担体層２０４ｂ、第２のカーボンナノ材料複合シート２０２ｂ、第３の担体層２０４ｃ、及び第３のカーボンナノ材料複合シート２０２ｃの遮蔽効果の例を示している。
【0072】
一実施例として、カーボンナノ材料構造２４２は、カーボンナノ材料２２６の絡まったネットワークを含む。カーボンナノ材料構造２４２は、約５８ｄＢから約６２ｄＢの範囲の遮蔽効果を、約１００ＭＨｚから約１ＧＨｚの範囲の周波数にわたって提供し得る。
【0073】
一実施例として、第１の担体層２０４ａは導電材料を含む。導電材料は、導電材料層、金属コーティング（例えばニッケルコーティング）を有する導電材料層、又は金属コーティングを有する非導電材料層を含むことができる。第１の担体層２０４ａは約０．１オームの抵抗性を有し得る。第１の担体層２０４ａは、約５８ｄＢから約６８ｄＢの範囲の遮蔽効果を、約１００ＭＨｚから約１ＧＨｚの範囲の周波数にわたって提供し得る。
【0074】
一実施例として、第１のカーボンナノ材料複合シート２０２ａは第１の担体層２０４ａとカーボンナノ材料構造２４２とを含む。第１のカーボンナノ材料複合シート２０２ａは、約６１ｄＢから約７８ｄＢの範囲の遮蔽効果を、約１００ＭＨｚから約１ＧＨｚの範囲の周波数にわたって提供し得る。
【0075】
一実施例として、第２の担体層２０４ｂは導電材料を含む。導電材料は、導電材料層、金属コーティング（例えばニッケルコーティング）を有する導電材料層、又は金属コーティングを有する非導電材料層を含むことができる。第２の担体層２０４ｂは約０．０４オームの抵抗性を有し得る。第２の担体層２０４ｂは、約６５ｄＢから約７５ｄＢの範囲の遮蔽効果を、約１００ＭＨｚから約１ＧＨｚの範囲の周波数にわたって提供し得る。
【0076】
一実施例として、第２のカーボンナノ材料複合シート２０２ｂは、第２の担体層２０４ｂとカーボンナノ材料構造２４２とを含む。第２のカーボンナノ材料複合シート２０２ｂは、約６７ｄＢから約８６ｄＢの範囲の遮蔽効果を、約１００ＭＨｚから約１ＧＨｚの範囲の周波数にわたって提供し得る。
【0077】
一実施例として、第３の担体層２０４ｃは導電材料を含む。導電材料は、導電材料層、金属コーティング（例えばニッケルコーティング）を有する導電材料層、又は金属コーティングを有する非導電材料層を含むことができる。第３の担体層２０４ｃは約０．０２オームの抵抗性を有し得る。第３の担体層２０４ｃは、約７４ｄＢから約７８ｄＢの範囲の遮蔽効果を、約１００ＭＨｚから約１ＧＨｚの範囲の周波数にわたって提供し得る。
【0078】
一実施例として、第３のカーボンナノ材料複合シート２０２ｃは、第３の担体層２０４ｃとカーボンナノ材料構造２４２とを含む。第３のカーボンナノ材料複合シート２０２ｃは、約６５ｄＢから約９７ｄＢの範囲の遮蔽効果を、約１００ＭＨｚから約１ＧＨｚの範囲の周波数にわたって提供し得る。
【0079】
一変形例では、本開示のカーボンナノ材料複合シートは、エラストマ性カーボンナノ材料複合シートである。換言すれば、本開示のエラストマ性カーボンナノ材料複合シートは、エラストマ材料を付加したカーボンナノ材料複合シートである。図３に関して、即ち、カーボンナノ材料複合シート２０２がポリマー層２６２、ポリマー封入層２６４及び／又はプリプレグ材料２６６を含み、ポリマー層２６２、ポリマー封入層２６４及び／又はプリプレグ材料２６６がエラストマ材料を含むとき、本開示のカーボンナノ材料複合シート２０２はエラストマ性カーボンナノ材料複合シートであり得る。
【0080】
開示されるのは、本開示のエラストマ性カーボンナノ材料複合シートを組み込んだ複合材構造及び構造アセンブリである。本発明の範囲を逸脱することなく、本開示のエラストマ性カーボンナノ材料複合シートを組み込んだ種々の複合材構造及び種々の構造アセンブリを形成することができる。
【0081】
図１１を参照すると、全体が４００として示される構造アセンブリの一実施例は、第１の構造部材４０２、第２の構造部材４０４及び複合材構造４０６を含む。第１の構造部材４０２は、第２の構造部材４０４から間隔を空けて配置され、第１の構造部材４０２との間に空隙４０８を画定し得る。複合材構造４０６は、第１の構造部材４０２と第２の構造部材４０４との間の空隙４０８内に配置され得る。
【0082】
ナット及びボルト、ねじ、ピン、リベット等の第１の機械的ファスナ４１０は、構造アセンブリ４００の第１の構造部材４０２を、複合材構造４０６に、及び更には任意選択的にその下に位置する部分構造４１４（例えば、航空機のリブ、ストリンガ、フレーム等）に、固定することができる。ナット及びボルト、ねじ、ピン、リベット等の第２の機械的ファスナ４１２は、第２の構造部材４０４を、複合材構造４０６に、及び更には任意選択的にその下に位置する部分構造４１４に固定することができる。
【0083】
構造アセンブリ４００の第１の構造部材４０２及び第２の構造部材４０４は、まとめて接合されることが望ましい様々な構造（例えば、航空機構造等）であってよい。一般的な実施例として、第１の構造部材４０２及び第２の構造部材４０４は、複合材パネル、例えば航空機胴体の外側外板を形成する複合材パネルである。特定の一実施例として、第１の構造部材４０２及び第２の構造部材４０４は、カーボンナノ材料複合シート２０２と複数の繊維強化ポリマー層３０２とを含む最も外側の層を含む、図６に示される複合材構造３００を有する複合材パネルである。
【0084】
図１１を更に参照すると、複合材構造４０６は、第１の構造部材４０２と第２の構造部材４０４との間の空隙４０８内、並びに第１の構造部材４０２と第２の構造部材４０４との間の空隙４０９内に配置されたガスケットと、その下に位置する部分構造４１４であり得る。特定の一構成では、複合材構造４０６は、本体部分４１６と、本体部分４１６に接続して本体部分から突出するフランジ部分４１８とを含む。複合材構造４０６の本体部分４１６は、第１の構造部材４０２と第２の構造部材４０４との間の空隙４０８内に受容されるサイズ及び形状であり得る。複合材構造４０６のフランジ部分４１８は、第１及び第２の構造部材４０２、４０４の下面４２０、４２２、及びその下に位置する部分構造４１４の間の空隙４０９内に受容されるサイズ及び形状であり得る。
【0085】
図１２に示すように、本開示の複合材構造４０６は、レイアップされて硬化された複数の本開示のエラストマ性カーボンナノ材料複合シート４５０から形成され得る。各エラストマ性カーボンナノ材料複合シート４５０は、断面厚ＴＳ（図１３）を有し得る。したがって、複合材構造４０６を形成するために使用されるエラストマ性カーボンナノ材料複合シート４５０の総数は、例えば、各エラストマ性カーボンナノ材料複合シート４５０の断面厚ＴＳ、複合材構造４０６の本体部分４１６の所望の断面厚ＴＢ、及び複合材構造４０６のフランジ部分４１８の所望の断面厚ＴＦに応じて決定され得る。例えば（且つ非限定的に）、各エラストマ性カーボンナノ材料複合シート４５０が約０．００６１インチの断面厚ＴＳを有するとき、二十八枚のエラストマ性カーボンナノ材料複合シート４５０は、約０．１７６インチの断面厚ＴＢを有する本体部分４１６を生成し、五枚のエラストマ性カーボンナノ材料複合シート４５０は、約０．０３０インチの断面厚ＴＦを有するフランジ部分４１８を生成する。
【0086】
図１３を参照すると、本開示のエラストマ性カーボンナノ材料複合シート４５０は、担体層５０２、カーボンナノ材料構造５０４及びエラストマ材料５０６を含み得る。担体層５０２及びカーボンナノ材料構造５０４には、エラストマ材料５０６を含浸させることができる。
【0087】
エラストマ性カーボンナノ材料複合シート４５０の担体層５０２は、本開示のカーボンナノ材料複合シート２０２（図３）の担体層２０４（図３）を形成する多孔質材料と同じ（又は類似の）多孔質材料５０８から形成することができる。担体層５０２を形成するために適した種々の多孔質材料が、本明細書に開示される。一般的且つ非限定的な一実施例として、担体層５０２を形成する多孔質材料５０８は不織布である。特定の非限定的一実施例として、担体層５０２を形成する多孔質材料５０８は、炭素繊維（例えば炭素繊維ベール）である（又はそれを含む）。
【0088】
エラストマ性カーボンナノ材料複合シート４５０の担体層５０２は、多孔質材料５０８に適用される金属コーティング５１０を含むことができる。金属コーティング５１０としての（又は同コーティング中における）使用に適した種々の金属材料が本明細書に開示される。特定の非限定的一実施例として、金属コーティング５１０はニッケルである（又はそれを含む）。
【0089】
エラストマ性カーボンナノ材料複合シート４５０のカーボンナノ材料構造５０４は、担体層５０２に適用することができる。例えば、カーボンナノ材料構造５０４は、カーボンナノ材料構造５０４のカーボンナノ材料の少なくとも一部が担体層５０２の厚みを通して散在するように担体層５０２に適用され、カーボンナノ材料構造５０４が担体層５０２に恒久的に接合されるように担体層５０２と絡まっている。カーボンナノ材料構造５０４（例えばカーボンナノ材料）の組成について、カーボンナノ材料複合シート２０２（図３）のカーボンナノ材料構造２４２（図３）に関連してここで更に詳細に記載する。同様に、カーボンナノ材料構造５０４を担体層５０２に適用するための方法が、担体層２０４（図３）に適用されているカーボンナノ材料構造２４２に関連してここで更に詳細に記載される（例えば、図２及び５参照）。
【0090】
担体層５０２及びカーボンナノ材料構造５０４（集約的に、担体／カーボンナノ材料の組み合わせ）には、エラストマ材料５０６を含浸させることができる。例えば、ここで更に詳細に開示されるように、担体層５０２及びカーボンナノ材料構造５０４は、エラストマ材料５０６の第１の層５０６Ａとエラストマ材料５０６の第２の層５０６Ｂとの間に挟まれている。したがって、エラストマ材料５０６は、本開示のエラストマ性カーボンナノ材料複合シート４５０の樹脂マトリックスとして機能し得る。
【0091】
エラストマ性カーボンナノ材料複合シート４５０のエラストマ材料５０６の組成は、本発明の範囲を逸脱することなく、変更され得る。最終用途に応じて、エラストマ性カーボンナノ材料複合シート４５０のためのエラストマ材料を選択するとき、最高実用温度及び耐薬品性（例えば、燃料及び／又は作動油に対する）といった要因を考慮することができる。
【0092】
エラストマ性カーボンナノ材料複合シート４５０のためのエラストマ材料を選択するとき、粘弾性も考慮されてよい。一表現では、エラストマ材料５０６は、その元の構成から少なくとも５パーセント可逆的に延伸することのできる粘弾性ポリマーということができる。別の表現では、エラストマ材料５０６は、その元の構成から少なくとも１０パーセント可逆的に延伸することのできる粘弾性ポリマーということができる。別の表現では、エラストマ材料５０６は、その元の構成から少なくとも５０パーセント可逆的に延伸することのできる粘弾性ポリマーということができる。別の表現では、エラストマ材料５０６は、その元の構成から少なくとも１００パーセント可逆的に延伸することのできる粘弾性ポリマーということができる。
【0093】
本開示のエラストマ性カーボンナノ材料複合シート４５０のエラストマ材料５０６として使用するために適したエラストマ材料の複数の一般的実施例には、限定されないが、天然ゴム、合成ゴム及びフルオロエラストマが含まれる。当業者であれば、本開示のエラストマ性カーボンナノ材料複合シート４５０ において使用するために適したエラストマ材料は、熱硬化性（熱硬化性エラストマ材料）又は熱可塑性（熱可塑性エラストマ材料）とすることができると分かるであろう。本開示のエラストマ性カーボンナノ材料複合シート４５０のエラストマ材料５０６として使用するために適したエラストマ材料の特定の非限定的一実施例は、ニトリルゴムである。本開示のエラストマ性カーボンナノ材料複合シート４５０のエラストマ材料５０６として使用するために適したエラストマ材料の他の特定の実施例には、限定されないが、Ｔｈｅ Ｃｈｅｍｏｕｒｓ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，Ｄｅｌａｗａｒｅ）から市販されているＶＩＴＯＮＴＭフルオロエラストマ、Ｓｏｌｖａｙ（Ｂｒｕｘｅｌｌｅｓ，Ｂｅｌｇｉｕｍ）から市販されているＴＥＣＮＯＦＬＯＮ（登録商標）フルオロエラストマ、及びＡｓａｈｉ Ｇｌａｓｓ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｔｏｋｙｏ，Ｊａｐａｎ）から市販されているＡＦＬＡＳ（登録商標）フルオロエラストマが含まれる。
【0094】
様々な方法を使用して、本開示のエラストマ性カーボンナノ材料複合シート４５０を製造することができる。図１４を参照すると、全体を５５０で示す、エラストマ性カーボンナノ材料複合シートを製造するための例示的一方法は、ブロック５５５の、カーボンナノ材料構造の層を担体層に適用して担体／カーボンナノ材料の組み合わせを生成するステップから開始される。担体層は、多孔質材料と多孔質材料に適用された金属コーティングとを含むことができる。カーボンナノ材料構造の層を担体層に適用するステップ（ブロック５５５）は、図２及び５に記載されており、ここに開示される。
【0095】
ブロック５６０では、エラストマ材料は、担体／カーボンナノ材料の組み合わせに適用される。種々の技術を使用して、エラストマ材料を担体／カーボンナノ材料の組み合わせに適用することができる。
【0096】
図１５を参照すると、一実施例として、エラストマ材料を担体／カーボンナノ材料の組み合わせに適用するステップ（図１４のブロック５６０）は、エラストマ材料適用システム６００によって実施される。エラストマ材料適用システム６００には、図５で生成されたカーボンナノ材料複合シート２０２（担体／カーボンナノ材料の組み合わせ；ポリマー層２６２等なし）のロール２５２が供給される。ロール２５２は、カーボンナノ材料複合シート２０２を圧縮ローラ６０４Ａ、６０４Ｂによって画定されたニップ６０２中へ供給するために繰り出すことができる。保護フィルム２１６は、存在する場合、カーボンナノ材料複合シート２０２から分離して巻き取りロール６０６上に巻き付けることができる。
【0097】
第１のエラストマ材料ロール６０８は、エラストマ材料５０６（図１３）の第１のシート６１０と、任意選択的な第１のバッキング／剥離フィルム ６１１とをニップ６０２中へ供給するために繰り出すことができる。第１のシート６１０は、カーボンナノ材料複合シート２０２の上に適用され得る。任意選択的に、第２のエラストマ材料ロール６１２は、エラストマ材料５０６の第２のシート６１４（及び任意選択的な第２のバッキング／剥離フィルム（図示しない））をニップ６０２中へ供給するために繰り出すことができる。第２のシート６１４は、カーボンナノ材料複合シート２０２の下に適用され得る。したがって、カーボンナノ材料複合シート２０２は、エラストマ材料５０６の第１のシート６１０とエラストマ材料５０６の第２のシート６１４との間に挟まれ得る。シート２０２とエラストマ材料５０６との組み合わせが、第１及び第２のバッキング／剥離フィルム６１１間に挟まれてもよい。
【0098】
シート２０２、６１０、６１４は、ニップ６０２を出て熱板６１６によって加熱され得る。加熱シート２０２、６１０、６１４は次いで、圧縮ローラ６２２Ａ、６２２Ｂ、６２６Ａ、６２６Ｂ、６３０Ａ、６３０Ｂによって画定された一連のニップ６２０、６２４、６２８を通過し得る。熱及び圧力の組み合わせ（ニップ６２０、６２４、６２８によって供給される）は、シート６１０、６１４のエラストマ材料５０６でシート２０２を含浸することによる本開示のエラストマ性カーボンナノ材料複合シート４５０の生成を容易にすることができる。
【0099】
エラストマ性カーボンナノ材料複合シート４５０は、ニップ６２８を出て、冷板６３２によって冷却され得る。その結果得られる冷却されたエラストマ性カーボンナノ材料複合シート４５０は、任意選択的にスリッタ６３４によってトリミングされ、その結果得られるトリミング及び冷却後のエラストマ性カーボンナノ材料複合シート４５０は、ローラ６３６上に巻き付けることができる。第１のバッキング／剥離フィルム６１１は、分離して、ローラ６３６の前の巻き取りロール６３８上に巻き付けることができる。
【0100】
更には、第１の構造部材を第２の構造部材に接合するための方法が開示される。図１６を参照すると、全体を７００で示す本開示の方法の一実施例は、ブロック７０２の、第１の構造部材と第２の構造部材との間に複合材構造を配置するステップから開始される。本複合材構造は、多孔質材料と多孔質材料に適用される金属コーティングとを含む担体層、担体材料に適用される、カーボンナノ材料を含むカーボンナノ材料構造の層、及びエラストマ材料を含むエラストマ性カーボンナノ材料複合シートを含むことができ、担体層及びカーボンナノ材料構造にはエラストマ材料が含浸される。ブロック７０４では、第１の構造部材が複合材構造に接続され得る。ブロック７０６では、第２の構造部材が複合材構造に接続され得る。
【0101】
したがって、本開示のエラストマ性カーボンナノ材料複合シート及びそれから形成される複合材構造は、構造部材を機械的に接合することを容易にする。しかしながら、本開示のエラストマ性カーボンナノ材料複合シートから形成される複合材構造の組成物と、このような組成物／構造に関連付けられる、特に平面の（ｘ－ｙ平面）導電性とに起因して、このような複合材構造は、二つの接合された構造部材が電磁気的に単一の統合パネルとして挙動するように、構造部材を電磁気的に接合することも容易にする。
【0102】
【0103】
製造前の段階では、図示の方法１１００は、例えばカーボンナノ材料複合シートの設計を含む、ブロック１１０２に示される航空機１２００の仕様及び設計と、ブロック１１０４に示される材料の調達とを含み得る。製造段階では、航空機１２００の、ブロック１１０６に示される構成要素及びサブアセンブリの製造、並びにブロック１１０８に示されるシステムインテグレーションが実施され得る。本明細書に記載された、カーボンナノ材料複合シートの生産及び複合材構造におけるカーボンナノ材料複合シートの使用は、生産の一部、つまりコンポーネント及びサブアセンブリの製造ステップ（ブロック１１０６）及び／又はシステムインテグレーション（ブロック１１０８）として達成され得る。その後、航空機１２００は、ブロック１１１０に示される認可及び納品を経て、ブロック１１１２に示される運航に供される。運航期間中、航空機１２００は、ブロック１１１４に示される定期的な整備及び保守が予定され得る。定期的な整備及び保守は、航空機１２００の一又は複数のシステムの修正、再構成、改修等を含み得る。
【0104】
例示的な方法１１００のプロセスの各々は、システムインテグレータ、第三者、及び／又はオペレータ（例えば顧客）によって実行又は実施され得る。本明細書の目的のために、システムインテグレータは、任意の数の航空機製造業者及び主要システム下請業者を含み得るがそれらに限定されず、第三者は、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含み得るがそれらに限定されず、オペレータは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関等であり得る。
【0105】
図８に示すように、例示的方法１１００によって製造された航空機１２００は、例えば、本開示のカーボンナノ材料複合シート（例えばエラストマ性カーボンナノ材料複合シート）と、複数の高レベルシステム１２０４及び内装１２０６とを含む構造アセンブリを有する機体１２０２を含むことができる。高レベルシステム１２０４の例には、推進システム１２０８、電気システム１２１０、油圧システム１２１２、及び環境システム１２１４のうちの一又は複数が含まれる。任意の数の他のシステムが含まれてもよい。航空宇宙産業の例を示しているが、本明細書で開示されている原理は、自動車産業、海洋産業等といった他の産業にも適用され得る。
【0106】
本明細書に示され記載された装置及び方法は、製造及び保守方法１１００の、一又は複数の任意の段階の間に利用され得る。例えば、構成要素及びサブアセンブリの製造（ブロック１１０６）に対応する構成要素又はサブアセンブリは、航空機１２００の運航（ブロック１１１２）期間中に製造される構成要素又はサブアセンブリと同じように作製又は製造され得る。また、装置、方法、又はそれらの組み合わせの一又は複数の実施例は、例えば、航空機１２００の有効なＥＭＩ遮蔽及び／又は避雷を増大させることにより、製造段階（ブロック１１０８及び１１１０）で利用され得る。同様に、装置、方法、又はこれらの組み合わせの一又は複数の実施例は、例えば、限定されないが、航空機１２００の運航（ブロック１１１２）中に、及び整備及び保守段階（ブロック１１１４）で利用され得る。
【0107】
更に、本開示は、以下の条項による実施形態を含む。
条項１． 多孔質材料と前記多孔質材料に適用された金属コーティングとを含む担体層；
前記担体層に適用された、カーボンナノ材料を含むカーボンナノ材料構造の層；及び
エラストマ材料
を含むエラストマ性カーボンナノ材料複合シートを備える複合材構造であって、前記担体層及び前記カーボンナノ材料構造に前記エラストマ材料が含浸されている、複合材構造。
条項２． 複数の前記エラストマ性カーボンナノ材料複合シートを備える、条項１の複合材構造。
条項３． ガスケットとして構成される、条項１の複合材構造。
条項４． 前記ガスケットが、本体部分と、前記本体部分に接続するフランジ部分とを含む、条項３の複合材構造。
条項５． 前記多孔質材料が不織布である、条項１の複合材構造。
条項６． 前記多孔質材料が炭素繊維を含む、条項１の複合材構造。
条項７． 金属コーティングがニッケルを含む、条項１の複合材構造。
条項８． 前記カーボンナノ材料構造の前記カーボンナノ材料の少なくとも一部が、前記担体層の厚みを通して散在し、前記カーボンナノ材料構造が前記担体層に恒久的に接合されるように前記担体層と絡まっている、条項１の複合材構造。
条項９． 前記カーボンナノ材料構造が、ランダムに配向され、均一に分配された前記カーボンナノ材料の構造を含む、条項１の複合材構造。
条項１０． 前記カーボンナノ材料が、カーボンナノチューブ、カーボンナノ粒子、カーボンナノスフェア及びグラフェンのうちの少なくとも一つを含む、条項１の複合材構造。
条項１１． 前記エラストマ材料が合成ゴムである、条項１の複合材構造。
条項１２． 前記エラストマ材料がニトリルゴムを含む、条項１の複合材構造。
条項１３． 前記エラストマ材料がフルオロエラストマを含む、条項１の複合材構造。
条項１４． 前記エラストマ材料が熱可塑性エラストマ材料を含む、条項１の複合材構造。
条項１５． 前記エラストマ材料が熱硬化性エラストマ材料を含む、条項１の複合材構造。
条項１６． 第１の構造部材；
前記第１の構造部材から間隔を空けて配置され、前記第１の構造部材との間に空隙を形成する、第２の構造部材；及び
前記空隙内に配置された条項１の複合材構造
を備える構造アセンブリ。
条項１７． 前記第１の構造部材が第１の複合材パネルであり、前記第２の構造部材が第２の複合材パネルである、条項１６の構造アセンブリ。
条項１８． 第１の構造部材と第２の構造部材とを接合するための方法であって：
条項１の前記複合材構造を前記第１の構造部材と前記第２の構造部材との間に配置すること；
前記第１の構造部材を前記複合材構造に接続すること；及び
前記第２の構造部材を前記複合材構造に接続すること
を含む方法。
条項１９． 前記複合材構造が：
前記第１の構造部材と前記第２の構造部材との間の連続する均一な電磁経路；及び
前記第１の構造部材と前記第２の構造部材との間の連続する均一な電気経路
のうちの少なくとも一つを形成する、条項１８に記載の方法。
条項２０． エラストマ性カーボンナノ材料複合シートを製造するための方法であって：
カーボンナノ材料構造の層を、多孔質材料と前記多孔質材料に適用された金属コーティングとを含む担体層に適用し、担体／カーボンナノ材料の組み合わせを生成すること；及び
エラストマ材料を前記担体／カーボンナノ材料の組み合わせに適用すること
を含む方法。
条項２１． 前記エラストマ材料がシート形態であり、前記前記エラストマ材料を前記担体／カーボンナノ材料の組み合わせに適用することが、前記シート形態の前記エラストマ材料を前記担体／カーボンナノ材料の組み合わせの上に置き、レイアップを形成することを含む、条項２０の方法。
条項２２． 前記エラストマ材料を前記担体／カーボンナノ材料の組み合わせに適用することが、前記レイアップを加熱すること、及び前記レイアップを圧縮することのうちの少なくとも一つを含む、条項２１の方法。
条項２３． 前記エラストマ材料を前記担体／カーボンナノ材料の組み合わせに適用することが、前記エラストマ材料の第１の層と前記エラストマ材料の第２の層との間に前記担体／カーボンナノ材料の組み合わせを挟むことを含む、条項２０の方法。
条項１． 多孔質材料と前記多孔質材料に適用された金属コーティングとを含む担体層；
前記担体層に適用された、カーボンナノ材料を含むカーボンナノ材料構造の層；及び
エラストマ材料
を含むエラストマ性カーボンナノ材料複合シートを備える複合材構造であって、前記担体層及び前記カーボンナノ材料構造に前記エラストマ材料が含浸されている、複合材構造。
条項２． 複数の前記エラストマ性カーボンナノ材料複合シートを備える、条項１の複合材構造。
条項３． ガスケットとして構成される、条項１の複合材構造。
条項４． 前記ガスケットが、本体部分と、前記本体部分に接続するフランジ部分とを含む、条項３の複合材構造。
条項５． 前記多孔質材料が不織布である、条項１の複合材構造。
条項６． 前記多孔質材料が炭素繊維を含む、条項１の複合材構造。
条項７． 金属コーティングがニッケルを含む、条項１の複合材構造。
条項８． 前記カーボンナノ材料構造の前記カーボンナノ材料の少なくとも一部が、前記担体層の厚みを通して散在し、前記カーボンナノ材料構造が前記担体層に恒久的に接合されるように前記担体層と絡まっている、条項１の複合材構造。
条項９． 前記カーボンナノ材料構造が、ランダムに配向され、均一に分配された前記カーボンナノ材料の構造を含む、条項１の複合材構造。
条項１０． 前記カーボンナノ材料が、カーボンナノチューブ、カーボンナノ粒子、カーボンナノスフェア及びグラフェンのうちの少なくとも一つを含む、条項１の複合材構造。
条項１１． 前記エラストマ材料が合成ゴムである、条項１の複合材構造。
条項１２． 前記エラストマ材料がニトリルゴムを含む、条項１の複合材構造。
条項１３． 前記エラストマ材料がフルオロエラストマを含む、条項１の複合材構造。
条項１４． 前記エラストマ材料が熱可塑性エラストマ材料を含む、条項１の複合材構造。
条項１５． 前記エラストマ材料が熱硬化性エラストマ材料を含む、条項１の複合材構造。
条項１６． 第１の構造部材；
前記第１の構造部材から間隔を空けて配置され、前記第１の構造部材との間に空隙を形成する、第２の構造部材；及び
前記空隙内に配置された条項１の複合材構造
を備える構造アセンブリ。
条項１７． 前記第１の構造部材が第１の複合材パネルであり、前記第２の構造部材が第２の複合材パネルである、条項１６の構造アセンブリ。
条項１８． 第１の構造部材と第２の構造部材とを接合するための方法であって：
条項１の前記複合材構造を前記第１の構造部材と前記第２の構造部材との間に配置すること；
前記第１の構造部材を前記複合材構造に接続すること；及び
前記第２の構造部材を前記複合材構造に接続すること
を含む方法。
条項１９． 前記複合材構造が：
前記第１の構造部材と前記第２の構造部材との間の連続する均一な電磁経路；及び
前記第１の構造部材と前記第２の構造部材との間の連続する均一な電気経路
のうちの少なくとも一つを形成する、条項１８に記載の方法。
条項２０． エラストマ性カーボンナノ材料複合シートを製造するための方法であって：
カーボンナノ材料構造の層を、多孔質材料と前記多孔質材料に適用された金属コーティングとを含む担体層に適用し、担体／カーボンナノ材料の組み合わせを生成すること；及び
エラストマ材料を前記担体／カーボンナノ材料の組み合わせに適用すること
を含む方法。
条項２１． 前記エラストマ材料がシート形態であり、前記前記エラストマ材料を前記担体／カーボンナノ材料の組み合わせに適用することが、前記シート形態の前記エラストマ材料を前記担体／カーボンナノ材料の組み合わせの上に置き、レイアップを形成することを含む、条項２０の方法。
条項２２． 前記エラストマ材料を前記担体／カーボンナノ材料の組み合わせに適用することが、前記レイアップを加熱すること、及び前記レイアップを圧縮することのうちの少なくとも一つを含む、条項２１の方法。
条項２３． 前記エラストマ材料を前記担体／カーボンナノ材料の組み合わせに適用することが、前記エラストマ材料の第１の層と前記エラストマ材料の第２の層との間に前記担体／カーボンナノ材料の組み合わせを挟むことを含む、条項２０の方法。
【0108】
本開示のカーボンナノ材料複合シートと、それに関連する複合材構造及び方法の種々の実施例を図示及び記載したが、本明細書を読んだ当業者であれば、修正例を想起可能であろう。本願は、そのような修正例を含み、且つ特許請求の範囲によってのみ限定されるものである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
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【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】