[发明专利]具有有机纤维的透明复合物

说明书

技术领域

本公开大体涉及复合物，并且更具体地，涉及光学透明的增强复合物品。

背景技术

玻璃由于其优异的光学品质而被广泛地用作各种应用中的透明物。例如，玻璃通常被用作透光覆盖材料或用作建筑物的结构材料。玻璃通常还被用作各种车辆应用中的透明物。遗憾的是，玻璃是相对致密的材料并且也相对易碎，使得需要相对较大的厚度来给玻璃提供足够的强度以便在被物体冲击时防破碎。

为了试图避免与玻璃相关的重量弊端，透明物还可以由聚合材料制造。例如，透明物可以由例如腈纶(例如，Plexiglas^TM)的透明聚合物形成，其密度比玻璃小并且具有合适的光学性质。遗憾的是，腈纶具有相对低的强度特性，这使其不适合用于要求高冲击抵抗的很多应用。

考虑到于玻璃相关的重量弊端和与透明聚合物相关的强度限制，制造商已经用通过玻璃纤维增强的聚合材料来制造透明物以增强聚合透明物的强度和耐冲击性。遗憾的是，玻璃纤维添加到聚合材料中可能不良地影响透明物的光学品质。例如，玻璃纤维可能具有圆柱形构造，从而使得每个玻璃纤维都起到小透镜的作用。当光穿过透明物时，均起到小透镜作用的多个玻璃纤维的效果是使得光散射，从而透过透明物看到的物体会变得模糊。

与用玻璃纤维增强的聚合材料制造的透明物相关的另一个缺点是当温度变化时玻璃材料和聚合材料的折射率的变化。用n(λ，T)表示的折射率是在温度T时入射在材料上的波长λ的函数。在玻璃纤维增强的聚合材料的情况下，对于给定波长或波长带(例如，可见光谱)，聚合材料的折射率一般随着温度的增加而减小。相反，对于可见光谱，玻璃的折射率通常随着温度的变化仅轻微地改变。

对于给定波长的材料入射率随材料温度的变化而产生的这一变化可以还被限定为材料的折射率的温度系数，dn(λ，T)/dT。在表达式dn(λ，T)/dT中，dn表示材料的折射率的变化，λ表示入射在材料上的辐射(例如，光)的波长，T表示温度，并且dT表示材料的温度的变化。应该注意到，尽管材料可以根据在一个或更多个波长和温度时的折射率来描述，但材料的折射率的温度系数还通常用材料的折射率数据被列出。

尽管玻璃和聚合材料可以被选择以在给定的匹配点(match point)温度下对于给定波长具有相同的折射率，但是玻璃的折射率温度系数dn(λ，T)/dT与聚合材料的折射率温度系数dn(λ，T)/dT相比的差别导致当温度偏离于匹配点温度时两种材料的折射率的变化(例如，差别变大)。当温度变化时玻璃和聚合材料的折射率的变化可能导致透明物的光学品质由于玻璃/聚合材料界面处光的散射而随着温度的变化相应降低。

如能看见的，本技术领域中存在对光学透明复合物品的需求，需要该物品在相对宽的温度范围内具有最小的光变形且具有相对高的光透明度，并且其在最小重量的情况下表现出改进的弹道学(ballistic)和机械性能。

发明内容

与透明复合物品相关的以上需求具体地通过本公开解决和缓解，在一个实施例中，本公开提供了一种基本光学透明的复合物品，其包括基本透明的基体(matrix)和被嵌入基体内的至少一个基本透明的有机纤维。在感兴趣的波长带内纤维的折射率基本等于基体的折射率。

在另一个实施例中，公开了一种基本透明的复合物品，其提供了有利的光传输特性和最小的变形。该复合物品可以包括基本透明的基体和被嵌入基体内的多个基本透明的有机纤维。在感兴趣的波长带内纤维的折射率基本等于基体的折射率。基体和有机纤维还可以具有相等的折射率温度系数。折射率温度系数表示随着材料温度的变化材料折射率的变化。

在另一实施例中，公开了一种制造复合物品的方法，其包括以下步骤中的一个或多于一个：选择感兴趣的波长带并且提供具有基体折射率的基本透明的基体。该方法可以额外地包括提供至少一个基本透明的有机纤维，在感兴趣的波长带内该有机纤维的折射率基本等于基体的折射率。该方法还可以包括将有机纤维嵌入基体内。