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公開番号2024178920
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-25
出願番号2024090581
出願日2024-06-04
発明の名称多層ナノ粒子コーティング繊維材料の製造方法及び製造装置
出願人ザ・ボーイング・カンパニー,The Boeing Company
代理人園田・小林弁理士法人
主分類D01F 11/12 20060101AFI20241218BHJP(天然または人造の糸または繊維;紡績)
要約【課題】レイヤー・バイ・レイヤー・ナノ粒子堆積システムを使用した多層ナノ粒子コーティング繊維材料の製造方法を提供する。
【解決手段】製造方法は、繊維基板を第1のタイプのナノ粒子でコーティングして、多層ナノ粒子コーティング繊維材料の第1のコーティング層を提供することを含む。製造方法はまた、第1のコーティング層を第2のタイプのナノ粒子でコーティングして、多層ナノ粒子コーティング繊維材料の第2のコーティング層を提供することを含む。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
レイヤー・バイ・レイヤーナノ粒子堆積システム（１０）を使用して、多層ナノ粒子コーティング繊維材料（１５０）を製造するための製造方法（４００）であって、
繊維基板（１０２）を第１のタイプのナノ粒子（１１４）でコーティングして、前記多層ナノ粒子コーティング繊維材料（１５０）の第１のコーティング層（１１６）を提供すること（４１０）、及び
前記第１のコーティング層（１１６）を第２のタイプのナノ粒子（１３４）でコーティングして、前記多層ナノ粒子コーティング繊維材料（１５０）の第２のコーティング層（１３６）を提供すること（４２０）
を含む製造方法（４００）。
続きを表示（約 980 文字）【請求項２】
前記第２のコーティング層（１３６）を第３のタイプのナノ粒子（１６４）でコーティングして、前記多層ナノ粒子コーティング繊維材料（１５０）の第３のコーティング層（１６６）を提供すること（４２０）
をさらに含む、請求項１に記載の製造方法（４００）。
【請求項３】
前記第１のタイプのナノ粒子（１１４）及び前記第２のタイプのナノ粒子（１３４）の一方又は両方が、高温ナノ粒子を含む、請求項１に記載の製造方法（４００）。
【請求項４】
（ｉ）前記高温ナノ粒子がグラフェンナノ粒子を含み、（ｉｉ）前記繊維基板（１０２）が炭素繊維材料を含む、請求項３に記載の製造方法（４００）。
【請求項５】
レイヤー・バイ・レイヤーナノ粒子堆積が、前記繊維基板（１０２）を含む繊維の表面上にナノ粒子を堆積させるように実施される、請求項１に記載の製造方法（４００）。
【請求項６】
前記レイヤー・バイ・レイヤー堆積（１０）が、周囲条件で又は周囲条件近傍で実施される、請求項１に記載の製造方法（４００）。
【請求項７】
前記第１のコーティング層（１１６）を洗浄して、前記第１のコーティング層（１１６）の単層を形成すること、及び
前記第２のコーティング層（１３６）を洗浄して、前記第２のコーティング層（１３６）の単層を形成すること
をさらに含む、請求項１に記載の製造方法（４００）。
【請求項８】
前記第１のコーティング層（１１６）及び前記第２のコーティング層（１３６）の各層が、約５ナノメートルと約１０００ナノメートルの間の厚さを有する、請求項７に記載の製造方法（４００）。
【請求項９】
前記第２のコーティング層（１３６）を第３のタイプのナノ粒子（１６４）でコーティングして、前記多層ナノ粒子コーティング繊維材料（１５０）の第３のコーティング層（１６６）を提供すること
をさらに含む、請求項１に記載の製造方法（４００）。
【請求項１０】
前記第３のタイプのナノ粒子（１６４）が、前記第１のタイプのナノ粒子（１１４）と同じタイプである、請求項９に記載の製造方法（４００）。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
［０００１］本開示は、概してコーティング材料に関し、より詳細には、多層ナノ粒子コーティング繊維材料の製造方法及び製造装置に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
［０００２］既知の製造方法によって作製された、コーティング繊維のような１つ又は複数のコーティング層を含む材料は、１つ又は複数のコーティング層にムラを生じやすい。
【０００３】
［０００３］一例として、繊維上の熱分解炭素（ｐｙＣ）コーティングは、１つ又は複数のコーティングにムラを生じやすく、その結果、コーティング繊維をセラミックマトリックスと組み合わせてセラミック－マトリックス複合材（ＣＭＣ）を作製すると、複合材料の強度にばらつきが生じる。ＣＭＣにおけるｐｙＣコーティングの意図は、マトリックスと繊維の間に弱い界面を生成し、ある一定の荷重下で繊維がマトリックスに対して動くことを可能にし、それによって複合材が変形して強い繊維－マトリックス界面で可能であるよりも大きな荷重を担えるようにすることである。
【０００４】
［０００４］さらに、ｐｙＣコーティングは化学蒸着（ＣＶＤ）を使用して適用する必要があり、これには特殊な装置と制御された温度及び圧力が必要とされる。
【０００５】
［０００５］しかしながら、ｐｙＣコーティングのもう一つの欠点は、このようなコーティングを連続的に適用できないことである。バッチ処理が使用されなければならず、このことは、コーティングされうる線維の長さがＣＶＤチャンバのサイズによって制限されることを意味する。
【０００６】
［０００６］その結果、製造コストが高くなり、また、その後でＣＭＣを作製するためにセラミックマトリックスと組み合わされる繊維に、ＣＶＤを使用してｐｙＣコーティングを適用するとき、繊維を連続的にコーティングすることができない。
【０００７】
［０００７］既に進歩しているにもかかわらず、当業者は、ＣＭＣの作製に使用されるコーティング繊維材料などのコーティング材料の製造分野における研究開発の努力を続けている。
【発明の概要】
【０００８】
［０００８］多層ナノ粒子コーティング繊維の製造方法が開示される。
【０００９】
［０００９］一実施例では、開示される製造方法は、繊維基板を第１のタイプのナノ粒子でコーティングして、多層ナノ粒子コーティング繊維材料の第１のコーティング層を提供することを含む。製造はまた、第１のコーティング層を第２のタイプのナノ粒子でコーティングして、多層ナノ粒子コーティング繊維材料の第２のコーティング層を提供することを含む。
【００１０】
［００１０］別の実施例では、開示される製造方法は、複数の繊維の各々の表面を処理して、表面にイオン電荷極性を付与することを含む。製造はまた、複数の繊維の各々の表面を、複数の繊維の各々の表面のイオン電荷極性と反対のイオン電荷極性を有するナノ粒子でコーティングして、ナノ粒子でコーティングされた多層状の複数の繊維の第１の層を提供することを含む。製造はさらに、第１の層を、第１の層のイオン電荷極性と反対のイオン電荷極性を有するナノ粒子でコーティングして、ナノ粒子でコーティングされた多層状の複数の繊維の第２の層を提供することを含む。
（【００１１】以降は省略されています）

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