材料層片106的壓印圖案200的機(jī)械特征被壓印，如以下描述的。
[0106]此外，改性材料可以被選擇成與復(fù)合材料鋪層102的處理溫度相容。例如，改性材料可以被選擇成在從室溫到與固結(jié)和固化樹脂112(圖2)相關(guān)的高溫的溫度范圍內(nèi)提供在復(fù)合材料層片106 (圖2)之間的粘附性。改善的粘附可以使得干纖維復(fù)合材料層片或者預(yù)浸料層片能夠黏合在一起以允許將復(fù)合材料纖維層片受控地處理且堆疊成復(fù)合材料鋪層102 (圖2)。在這方面，由壓印圖案200提供的改善的粘附性可以在堆疊、真空包裝、樹脂灌注、固結(jié)以及其他復(fù)合材料加工操作期間穩(wěn)定復(fù)合材料層片106來抵抗相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
[0107]各種壓印圖案200中的任一種或者更多種也可以以改善在復(fù)合材料層壓件104中的相鄰層片之間的層片橋接的形式提供功能(圖10)。例如，一種或更多種改性材料的壓印圖案200(圖10)可以提供復(fù)合材料結(jié)構(gòu)100中的防裂或抗裂特征。例如，一種或更多種改性材料可以改善增強(qiáng)纖維絲116和樹脂112 (圖10)之間的粘接。此外，一種或者更多種改性材料的壓印圖案200可以充當(dāng)增韌機(jī)制，該增韌機(jī)制可以抑制或者防止復(fù)合材料結(jié)構(gòu)100內(nèi)的裂紋產(chǎn)生或者裂紋生長(zhǎng)。一種或者更多種改性材料可以以精確受控的長(zhǎng)度204、寬度206和/或厚度208被壓印在纖維束114或單向帶132上以便在一對(duì)相鄰復(fù)合材料層片106之間的層間區(qū)域108上橋接(參見，例如圖10-13)，如以下更詳細(xì)描述的。相鄰復(fù)合材料層片106的橋接可以分散復(fù)合材料層壓件104內(nèi)的局部應(yīng)力集中并且由此最小化并防止在復(fù)合材料層壓件104內(nèi)的裂紋產(chǎn)生或者裂紋生長(zhǎng)。
[0108]在一些示例中，以點(diǎn)214陣列或者其他幾何配置的形式壓印改性材料可以改善復(fù)合材料層壓件104的韌性。例如，改性材料的壓印圖案200 (圖3)可以作為應(yīng)力釋放機(jī)制而引起改性材料微粒從增強(qiáng)纖維絲116(圖3)受控拉出、釋放或脫離，從而抑制或者防止裂紋形成和/或裂紋生長(zhǎng)。在另一示例中，改性材料可以具有當(dāng)復(fù)合材料層壓件104(圖2)承受某些類型的負(fù)荷(例如，一定大小和/或方向的負(fù)荷)時(shí)允許改性材料具有受控變形量的成分或機(jī)械特性。
[0109]在本公開中，第二材料202、第三材料212和/或任意數(shù)量的其他改性材料可以使用壓印機(jī)260的沉積頭262 (例如，參見圖14-17)被有序地壓印在纖維形式(例如，纖維束、單向帶、紡織織物等)上，該壓印機(jī)260諸如三維噴墨壓印機(jī)或者其他壓印機(jī)配置。將一種或更多種改性材料施加到纖維形式上的過程可以利用精確的尺寸(例如，長(zhǎng)度、寬度、厚度)和位置，利用該尺寸和位置，壓印機(jī)沉積頭262可以在添加過程中壓印改性材料的像素210(圖14C)以便在纖維形式上形成預(yù)定的壓印圖案200。
[0110]壓印機(jī)260的沉積頭262可以被配置為以高達(dá)100微米直徑且高達(dá)100微米厚度的像素210 (圖14C)壓印材料(例如，第二材料202、第三材料212等)。在一些示例中，每個(gè)像素210的尺寸可以在直徑近似0.1到10微米之間。在另一些示例中，像素210中的每一個(gè)可以以至少近似0.01微米的每個(gè)像素厚度被施加到纖維束、帶或者織物。一系列像素210可以使用壓印機(jī)260沉積頭262(圖14C)被壓印以在纖維束114或者其他纖維形式上構(gòu)建壓印圖案200，使得最終壓印圖案200 (圖13)具有精確受控的長(zhǎng)度204、寬度206和厚度 208。
[0111]圖4示出具有第二材料202的單向帶132的一段長(zhǎng)度，該第二材料202以橫于單向帶132的縱向方向取向的垂直線216的壓印圖案200被壓印。垂直線216壓印圖案200可以有利于沿著平行于壓印圖案200的垂直線216的方向的各向異性導(dǎo)電性。垂直線216的布置可以諸如在飛行器上的雷擊事件時(shí)有利于電荷通過復(fù)合材料結(jié)構(gòu)100傳播和/或分布。垂直線216壓印圖案200還可以有利于裂紋終止或者防止復(fù)合材料結(jié)構(gòu)100中的裂紋擴(kuò)大。例如，垂直線216可以防止裂紋的擴(kuò)大，該裂紋的擴(kuò)大在垂直于增強(qiáng)纖維絲116的縱向方向(例如，載重方向)施加負(fù)荷時(shí)會(huì)在增強(qiáng)纖維絲116之間的樹脂112中形成。
[0112]圖5示出纖維束114的一段長(zhǎng)度，該纖維束114帶有以沿著纖維束114的長(zhǎng)度的以交叉影線圖案218的形式的壓印圖案200。類似于圖4中所示的垂直線216，交叉影線圖案218也有利于裂紋終止或者防止可能形成于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)100的樹脂112 (圖2)中的裂紋擴(kuò)大。交叉影線圖案218還可以提供路徑以幫助分布電荷通過復(fù)合材料結(jié)構(gòu)100。一個(gè)或更多個(gè)交叉影線圖案218可以使用一種或更多種改性材料被壓印。例如，交叉影線圖案218可以由第二材料202和第三材料212形成，該第二材料和第三材料不同于形成增強(qiáng)纖維絲116的第一材料。第二材料202可以提供一種類型的功能，諸如提供增韌機(jī)制以防止在熱循環(huán)期間和/或某些在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)100上加載狀況期間復(fù)合材料結(jié)構(gòu)100中的裂紋產(chǎn)生或裂紋生長(zhǎng)(圖2)。第三材料212可以向復(fù)合材料結(jié)構(gòu)100提供另一種類型的功能，諸如改善復(fù)合材料結(jié)構(gòu)100的導(dǎo)電性。
[0113]圖6示出單向帶132的一段長(zhǎng)度，該單向帶具有曲線220組合形式的壓印圖案200。曲線220可以由以上指出的一種或更多種改性材料形成。在這方面，壓印圖案200可以在長(zhǎng)度和寬度上變化以包括各種尺寸、形狀和構(gòu)造的組合。例如，壓印圖案200可以包括點(diǎn)214、線216 (圖4)、交叉影線218 (圖5)和/或曲線220的任意組合，或者可以包括各種其他壓印圖案200構(gòu)造中的任一種。
[0114]在本文公開的任意示例中，任意一種或更多種改性材料(例如，第二材料202、第三材料212等)可以以各種不同壓印圖案200中的任一種被壓印在纖維形式(例如，增強(qiáng)纖維絲、纖維束、單向帶、紡織織物等)上。諸如第二材料202的改性材料可以被有序地沉積以致第二材料202的長(zhǎng)度204、寬度206 (圖3)和厚度208 (圖8)中的至少一者在一個(gè)或更多個(gè)纖維絲或一個(gè)或更多個(gè)纖維114的表面上變化。例如，第二材料202可以沿著纖維束114、單向帶132或紡織織物134(圖16)的任意部分長(zhǎng)度以壓印圖案200被有序地沉積。在一些示例中，可以沿著纖維束114、單向帶132(圖5)或紡織織物134的一部分長(zhǎng)度重復(fù)壓印圖案200。在另一些示例中，壓印圖案200可以沿著纖維束114、單向帶132或紡織織物134的長(zhǎng)度以隨機(jī)間隔被壓印。
[0115]如可以理解的是，各種不同改性材料中的任一種或更多種可以被包含在壓印圖案200 (圖6)中以便為復(fù)合材料結(jié)構(gòu)100 (圖2)提供一種或更多種期望的功能。在這方面，在由復(fù)合層壓件形成的纖維形式上有序沉積改性材料可以導(dǎo)致復(fù)合材料結(jié)構(gòu)100相對(duì)于具有缺乏改性材料的增強(qiáng)纖維絲的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的特性具有至少一種復(fù)合材料結(jié)構(gòu)特性被改變。改變的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)特性可以包括韌性、體積分?jǐn)?shù)、滲透性、模量、固化收縮、反應(yīng)熱、纖維絲粘性、可燃性和導(dǎo)電性以及其他類型的功能。在一些示例中，第三材料212可以使用壓印機(jī)260的沉積頭262 (圖14A)被有序地沉積在一個(gè)或更多個(gè)增強(qiáng)纖維絲116或者其他纖維形式上。沉積第二材料202和第三材料212的結(jié)果可以是復(fù)合材料結(jié)構(gòu)100相對(duì)于具有缺乏第二和第三材料的增強(qiáng)纖維絲的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的特性具有至少兩種(2)不同的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)特性被改變。
[0116]在一種實(shí)施例中，一種或更多種改性材料可以以一種或更多種壓印圖案200(圖6)被應(yīng)用或壓印到纖維形式上以改善復(fù)合材料結(jié)構(gòu)100(圖2)在相匹配的復(fù)合材料部件(未示出)之間的界面處的層間剪切強(qiáng)度和/或剝離強(qiáng)度。例如，改性材料可以以壓印圖案200被應(yīng)用在纖維形式以改善在復(fù)合材料蒙皮和灌注樹脂的層壓結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料加強(qiáng)件之間的界面處的層間剪切強(qiáng)度和/或剝離強(qiáng)度。在另一示例中，一種或更多種改性材料可以以某一方式被壓印在層壓復(fù)合材料結(jié)構(gòu)100的纖維束114、單向帶132 (圖6)和/或紡織織物134(圖16)中的一種或更多種上，以便鑒于在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)100使用壽命期間會(huì)經(jīng)受的預(yù)測(cè)的環(huán)境和/或機(jī)械加載狀況而局部增大或減小復(fù)合材料結(jié)構(gòu)100的斷裂韌性、彈性模量和/或應(yīng)變失效。
[0117]在另一示例中，一種或更多種改性材料可以以壓印圖案200被應(yīng)用到纖維形式，其中該壓印圖案200用作層壓復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與金屬零件之間的抗腐蝕屏障。在這方面，壓印圖案200 (圖6)可以充當(dāng)?shù)挚箷?huì)發(fā)生在碳纖維層壓件和諸如鋁部件的金屬部件之間的氧化和/或還原反應(yīng)的抗腐蝕屏障。在進(jìn)一步的示例中，一種或更多種改性材料可以被壓印在纖維形式上，以改善復(fù)合材料結(jié)構(gòu)100 (圖2)的可燃性、冒煙和/或毒性特征。有利地，在本文公開的任意示例中，改性材料可以被壓印到纖維形式上以根據(jù)預(yù)期使用環(huán)境和/或加載狀況局部調(diào)整復(fù)合材料層壓件104(圖2)的特性。例如，改性材料可以以某一方式被壓印以改變復(fù)合材料層壓件104內(nèi)的不同位置處的彈性模量，從而適應(yīng)復(fù)合材料層壓件104的加載狀況。在這方面，通過在鋪層102的特定區(qū)域中的纖維束、帶、層片和/或紡織織物上壓印一種或更多種不同類型、質(zhì)量和幾何構(gòu)造的改性材料，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)100的性能可以被調(diào)整成適于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)100的預(yù)期的使用狀況和操作環(huán)境。
[0118]圖7示出纖維束114(圖5)的增強(qiáng)纖維絲116的一部分長(zhǎng)度，并且示出膠料138(例如，表面涂層)，增強(qiáng)纖維絲116可以可選地帶有該膠料138。如以上所指示的，膠料138可以在增強(qiáng)纖維絲116的制造期間被施加。膠料138可以保護(hù)增強(qiáng)纖維絲116在制造期間和/或在稍后處理期間(諸如在編織和/或鋪放復(fù)合材料層片106期間)免受損壞(諸如斷裂)。
[0119]圖8示出由第一材料120形成的多個(gè)增強(qiáng)纖維絲116所形成的纖維束114和/或單向帶132的橫截面。同樣示出的是被壓印在一捆122增強(qiáng)纖維絲116的外部上的改性材料(例如，第二材料202)的壓印圖案200。改性材料被示為被壓印在纖維束114和/或單向帶132的頂表面128上。如以上所指示的，改性材料可以以期望的厚度208被壓印。例如，改性材料可以以高達(dá)100微米或者更大的厚度208被壓印。
[0120]圖9示出由多個(gè)或一捆122增強(qiáng)纖維絲116形成的纖維束114和/或單向帶132的橫截面。改性材料(例如，第二材料202)可以以壓印圖案200被壓印在與該捆122增強(qiáng)纖維絲116關(guān)聯(lián)的至少兩(2)個(gè)不同平面124上。例如，壓印圖案200可以被施加到單向帶132的頂表面128和底表面130 二者上。改性材料可以以分散圖案并且以期望的厚度208被壓印以確保層片與鄰近頂表面128和底表面130的復(fù)合材料層片橋接。此外，壓印圖案可以被施加到單向帶的一側(cè)或更多側(cè)上(例如，參見圖13)。
[0121]圖10是復(fù)合材料鋪層102(圖2)的橫截面視圖，其示出與復(fù)合材料結(jié)構(gòu)100的相鄰復(fù)合材料層片106的單向帶132粘結(jié)在一起的壓印圖案200。改性材料的壓印圖案200可以以某一深度被施加到一個(gè)或兩個(gè)復(fù)合材料層片106的增強(qiáng)纖維絲116，從而確保復(fù)合材料層片106的機(jī)械互鎖和/或化學(xué)相互作用。在圖10中，改性材料的壓印圖案200直接接觸這兩個(gè)復(fù)合材料層片106并且可以提供與這兩個(gè)復(fù)合材料層片106的改善的粘附或者可以與這兩個(gè)復(fù)合材料層片106粘性結(jié)合。盡管圖10中的單向?qū)悠?10具有相同的纖維取向，不過改性材料可以直接粘結(jié)具有不同纖維取向的相鄰復(fù)合材料層片106。在一種示例中，壓印圖案200可以在長(zhǎng)度、寬度和高度上變化以包括層片的機(jī)械互鎖的幾何特征(未示出)的組合，所述幾何特征包括但不限于球與窩、鉤與環(huán)、燕尾形楔與槽、彎曲峰與谷、仿生學(xué)互鎖特征、不規(guī)則三維形狀以及任意其他類型的幾何特征。
[0122]圖11是