[发明专利]吸收结构

说明书

本发明涉及设置在航空器上的主体(2)；至少一种过渡金属合金(3)，其位于主体(2)上并且由通过结合多个碳原子(C)和多个氮原子(N)的二维无机化合物组成；多个含有该过渡金属合金(3)的层(4)；由层(4)组成的至少一个阻挡涂层(5)，由于该层(4)的传导性，该阻挡涂层防止由于该层(4)的传导性将作用于该主体(2)上的电磁波导致的可能发生在该主体(2)的塑性和/或弹性变形并且针对塑性和/或弹性变形提供防护。

技术领域

本发明涉及一种吸收结构，其被开发以对航空器(air vehicle)的闪电和/或电磁波袭击提供防护。

背景技术

确保航空器的安全性是非常重要的。作为安全措施之一的闪电防护系统设置有高导电性材料。闪电具有高载流容量。当在航空器的主体中使用诸如Al和Ti的材料时，整个航空器形成法拉第笼(Faraday cage)，使得闪电从表面流动。随着复合材料在航空器中的使用增加，由于复合材料的低电导率和热导率，航空器不足以抵抗闪电袭击。

为了在复合材料中提供闪电防护，诸如铝、铜、银的材料在复合结构的表面上用作网状物(mesh)，层压在纤维表面内部或通过金属化纤维表面而使用。这些材料大部分以膨胀网状结构的形式覆盖在表面上。尽管金属涂层具有良好的性能，但是由于金属涂层具有高密度比，它们在航空器中导致额外的重量。此外，在复合结构中使用的金属涂层通过与复合材料形成电偶(galvanic couple)而引起腐蚀。在这种情况下，结构零件可能被损坏。在此背景下，提出了在包含过渡金属合金(MXene)的复合部件的表面上使用模块化涂层设计。

在已知现有技术中包括的中国专利CN110972477中公开了一种MXene颗粒材料及其制备方法。据称，Ti₃AlC₂合金由MAX相的陶瓷粉末生产(在酸处理后，在分层生产的Mxene材料中)。

发明内容

由于根据本发明的吸收结构，可制造在航空器中具有相同电磁防护的较轻阻挡涂层结构。

本发明的另一目的是获得一种阻挡涂层，该阻挡涂层可以为由不同材料制成的航空器的主体提供适当的阻挡防护。

本发明的另一目的是与阻挡涂层的常规生产方法相比使腐蚀最小化。

本发明的另一目的是与防护涂层的常规生产方法相比允许更灵活且更快的生产。

为了实现本发明的目的而实现的且在权利要求1和其从属权利要求中限定的吸收结构包括设置在航空或航天器中的主体。它由至少两个层组成，这些层具有包含位于主体上的多个碳原子和多个氮原子的过渡金属合金(MXene)。它包括阻挡涂层，该阻挡涂层由主体上的多个层组成并且使得电磁波能够被衰减以便防护和/或防止由于电磁波冲击或闪电冲击而对主体的损害。

本发明的吸收结构包括阻挡涂层，该阻挡涂层由于位于该阻挡涂层内的层中的碳和氮原子的数目的差异而可逆地反应。它包括阻挡涂层，其中在每个随后的层中包含在层中的氮原子的数目减少，并且其中在每个随后的层中包含在层中的碳原子的数目增加。它包括阻挡涂层，该阻挡涂层使得能够进行热传递，这是由于以下事实：该阻挡涂层的温度由于电磁波冲击而增加，使得其氮原子的传导率随温度而增大，其中当该氮原子的传导率由于作为闪电冲击的结果的温度降低而降低时，该氮原子可逆地起作用。

在本发明的一个实施例中，吸收结构包括与主体直接接触的最后一层，因为具有比氮原子更多的碳原子的最后一层是最不受闪电冲击造成的热影响的那一层。它包括阻挡涂层，该阻挡涂层产生于与使用者所希望的防护一样多的层中，这是由于在第一层与最后一层之间存在多于一个中间层。它包括阻挡涂层，其中氮原子的数目从第一层到最后一层逐渐增加，并且其中碳原子的数目从第一层到最后一层逐渐减小。

在本发明的实施例中，该吸收结构包括阻挡涂层，该阻挡涂层通过逐渐减小Mxene结构中的氮原子而获得，并且提供电磁吸收以及从表面流动/引导闪电。