[发明专利]用于复合材料内的粘合接头的具有定制导电率的粘合剂

说明书

公开了一种功能化粘合剂和采用该粘合剂的系统和方法。功能化粘合剂被配置为在第一基材和第二基材之间形成粘合接头。功能化粘合剂包括被选择为具有高于预定粘合阈值的粘合强度的纯粘合剂和选择性分散在该纯粘合剂中的填料。选择填料以改性纯粘合剂的电学性能，使得功能化粘合剂以定制的电阻率导电，并且使得粘合接头的电阻大于第一基材和第二基材的电阻。

引言

本公开涉及复合材料领域，并且更具体地，涉及用于监测粘合接头的机械性能的系统和方法。

复合材料包括利用其间的粘合接头粘合的基材。在第一基材上的第一电极和第二基材上的第二电极之间传递电流不提供接头的机械性能的标记。相反，在第一基材上的第一电极和第二基材上的第二电极之间的通过电流指示整体结构的状态——例如第一基材、第二基材和粘合接头的组合机械性能的标记——而不指示各个部件的机械性能。

对第一基材，第二基材和粘合接头中的任何一个的物理改变(诸如第一基材的磨损)，将影响复合材料的电学性能。因此，在物理改变之后监控信号的变化将不提供关于改变的本质的指示，并且将不提供对哪个或哪些部件被改变的指示。

而且，因为粘合接头通常由第一基材和第二基材包围，并且因为第一基材和第二基材提供比粘合接头更大的暴露面积，所以复合材料的电学性能的任何改变更可能归因于任一基基材的改变而不是归因于粘合接头的改变。

发明内容

期望的是在抑制来自基材的干扰信号的同时监测两个基材之间的粘合接头的机械性能。有利地，根据本公开的各方面的系统和方法可以通过相对于接合的基材的电学性能来选择和控制粘合接头的电学性能来监测粘合接头的机械性能。有利地，根据本公开的各方面的系统和方法可以在粘合接头的多个预定部分处提供粘合接头的机械性能的标记。

根据本发明的各方面，功能化粘合剂被配置为在第一基材与第二基材之间形成粘合接头。功能化粘合剂包括纯粘合剂和填料。纯粘合剂被选择为具有高于预定粘合阈值的粘合强度。填料被选择性地分散在纯粘合剂中。选择填料以改性纯粘合剂的电学性能，使得功能化粘合剂以定制的电阻率导电，并且使得粘合接头的电阻大于第一基材和第二基材的电阻。

根据本公开的另外的方面，定制的电阻率被配置为产生具有比第一基材和第二基材的电阻高至少10倍的电阻的粘合接头。

根据本公开的另外的方面，填料是功能化填料，其包括填料基材和从其延伸的功能化聚合物。填料基材为碳纳米结构，并且功能聚合物接枝到碳纳米结构上。

根据本公开的另外的方面，填料是功能化填料，其包括填料基材和从其延伸的功能化聚合物，并且功能聚合物是导电聚合物。

根据本公开的另外的方面，填料是功能化填料，其包括填料基材和从其延伸的功能化聚合物。功能聚合物是不导电的，并且选择功能聚合物以增加功能化填料和纯粘合剂之间的相互作用。

根据本公开的另外的方面，填料包括具有第一纵横比的多个第一组分和具有第二纵横比的多个第二组分，并且选择第一纵横比和第二纵横比之间的差异来提供定制电阻率。

根据本公开的各方面，复合结构包括第一基材、第二基材、粘合接头、电极阵列。第一基材和第二基材具有基材电阻率。粘合接头将第一基材附接到第二基材。粘合接头包括由纯粘合剂和填料组成的功能化粘合剂。纯粘合剂被选择为具有高于预定粘合阈值的粘合强度。填料选择性地分散在纯粘合剂中。选择填料以改性纯粘合剂的电学性能，使得功能化粘合剂以定制的电阻率导电，并且使得粘合接头的电阻大于基材电阻率。电极阵列被配置为监测粘合接头的机械性能。电极阵列包括经由第一基材电联接到粘合接头的第一电极和经由第二基材电联接到粘合接头的第二电极。第一电极和第二电极被定位成使得在第一电极和第二电极之间传递的电流所经历的电阻的测量提供粘合接头的机械性能的标记，并且抑制第一基材和第二基材的机械性能的标记。

根据本公开的另外的方面，填料是功能化填料，其包括填料基材和从其延伸的功能化聚合物。填料基材为碳纳米结构，并且功能聚合物接枝到碳纳米结构上。