A lightweight radiation shielding material. A carbon nanotube forest is embedded in a matrix comprising nanoparticulates, such as nanoparticles, carbon nanotubes, or graphene nanosheets. The nanoparticulates can be low atomic number (low-Z) or high atomic number (high-Z). The matrix can be a solidified polymer, epoxy, resin, or ceramic precursor, for example silicon carbide. The radiation shield can shield an object from radio frequency interference (RFI), lightning, electromagnetic interference (EMI), an electromagnetic pulse (EMP), gamma rays, X-rays, neutrons, and/or protons. The nanoforest is disposed on a conductive base with sufficient in-plane electrical conductivity to provide an effective conductive path for currents induced by radiation absorption. The base can be a second nanoforest comprising horizontally-oriented carbon nanotubes, which makes the shield particularly lightweight, as low as 10% of the mass of aluminum that provides equivalent shielding. The base can be adhered to an object to be shielded.
Methods and apparatuses for continuous, large scale, commercially viable production of nanoforests. A roll-to-roll process passes a flexible substrate, including fibers and fabrics, through a furnace. Precursors are introduced in a growth zone in which a vertical or horizontal nanoforest of nanotubes or nanowires is grown on the substrate. Sensors and actuators with feedback control are provided for parameters such as substrate speed, substrate tension, furnace temperature, precursor flow rate, nanoforest thickness, and nanoforest. The furnace is preferably enclosed for environmental and safety purposes. The feed roll and take-up roll are disposed in housings can be attached to the furnace via airlocks, which enables rapid loading and unloading of the rolls using techniques well known in the industry while maintaining furnace conditions. The furnace can encompass flattening rollers and a second growth zone to enable manufacture of orthogonal nanoforests comprising a vertical nanoforest grown on a horizontal nanoforest.
C23C 16/455 - Revêtement chimique par décomposition de composés gazeux, ne laissant pas de produits de réaction du matériau de la surface dans le revêtement, c.-à-d. procédés de dépôt chimique en phase vapeur [CVD] caractérisé par le procédé de revêtement caractérisé par le procédé utilisé pour introduire des gaz dans la chambre de réaction ou pour modifier les écoulements de gaz dans la chambre de réaction
C23C 16/54 - Appareillage spécialement adapté pour le revêtement en continu
F27B 9/24 - Fours dans lesquels la charge est déplacée mécaniquement, p. ex. du type tunnel Fours similaires dans lesquels la charge se déplace par gravité caractérisés par le trajet de la charge pendant le traitementFours dans lesquels la charge est déplacée mécaniquement, p. ex. du type tunnel Fours similaires dans lesquels la charge se déplace par gravité caractérisés par le procédé de déplacement de la charge pendant le traitement la charge se déplaçant sur un trajet sensiblement rectiligne sur un transporteur
Methods and apparatuses for continuous, large scale, commercially viable production of nanoforests. A roll-to-roll process passes a flexible substrate, including fibers and fabrics, through a furnace. Precursors are introduced in a growth zone in which a vertical or horizontal nanoforest of nanotubes or nanowires is grown on the substrate. Sensors and actuators with feedback control are provided for parameters such as substrate speed, substrate tension, furnace temperature, precursor flow rate, nanoforest thickness, and nanoforest. The furnace is preferably enclosed for environmental and safety purposes. The feed roll and take-up roll are disposed in housings can be attached to the furnace via airlocks, which enables rapid loading and unloading of the rolls using techniques well known in the industry while maintaining furnace conditions. The furnace can encompass flattening rollers and a second growth zone to enable manufacture of orthogonal nanoforests comprising a vertical nanoforest grown on a horizontal nanoforest.
C23C 16/455 - Revêtement chimique par décomposition de composés gazeux, ne laissant pas de produits de réaction du matériau de la surface dans le revêtement, c.-à-d. procédés de dépôt chimique en phase vapeur [CVD] caractérisé par le procédé de revêtement caractérisé par le procédé utilisé pour introduire des gaz dans la chambre de réaction ou pour modifier les écoulements de gaz dans la chambre de réaction
C23C 16/54 - Appareillage spécialement adapté pour le revêtement en continu
F27B 9/24 - Fours dans lesquels la charge est déplacée mécaniquement, p. ex. du type tunnel Fours similaires dans lesquels la charge se déplace par gravité caractérisés par le trajet de la charge pendant le traitementFours dans lesquels la charge est déplacée mécaniquement, p. ex. du type tunnel Fours similaires dans lesquels la charge se déplace par gravité caractérisés par le procédé de déplacement de la charge pendant le traitement la charge se déplaçant sur un trajet sensiblement rectiligne sur un transporteur
4.
ORTHOGONAL CARBON-NANOTUBE-BASED NANOFOREST FOR HIGH-PERFORMANCE HIERARCHICAL MULTIFUNCTIONAL NANOCOMPOSITES
A reinforcement for increasing the strength and toughness and other properties in both transverse and in-piano directions for a composite material, and methods of manufacture therefor. The reinforcement has a layer of a nanoforest of vertical nanotubes or nanowires and a layer of horizontal nanotubes or nanowires. The reinforcement can be made by rolling a vertical nanoforest to produce a collapsed layer of horizontal nanofubes or nanowires, then growing a vertical nanoforest on the collapsed layer. The reinforcement can be grown directly on fibers which are used to reinforce the composite material, or alternatively Interleaved with layers of those fibers before the composite part is cured. The reinforcement and manufacturing method are compatible with almost any composite material in any shape, including epoxy, polymer, or ceramic matrix composites, or any manufacturing method, including prepreg, wet-layup and matrix film stacking. The present invention reduces scrap, rework, and repair hours for composites manufacturing.
B32B 5/12 - Produits stratifiés caractérisés par l'hétérogénéité ou la structure physique d'une des couches caractérisés par les caractéristiques de structure d'une couche comprenant des fibres ou des filaments caractérisés par la disposition relative des fibres ou filaments des couches adjacentes
B32B 5/26 - Produits stratifiés caractérisés par l'hétérogénéité ou la structure physique d'une des couches caractérisés par la présence de plusieurs couches qui comportent des fibres, filaments, grains ou poudre, ou qui sont sous forme de mousse ou essentiellement poreuses une des couches étant fibreuse ou filamenteuse un autre couche également étant fibreuse ou filamenteuse
B32B 1/00 - Produits stratifiés ayant une forme non plane
B32B 7/02 - Propriétés physiques, chimiques ou physicochimiques
A method of making a ceramic matrix composite (CMC) part such as armor, in which a mixture, including a preceramic polymer, particles such as ceramic microparticles and/or nanoparticles, and organic compounds such as a surfactant and a solvent, are mixed to form a paste and printed or molded. The part is then cured and densified by polymer infiltration and pyrolysis (PIP) using the preceramic polymer with a varying amount and size of ceramic particles and different temperatures in some of the cycles. The CMC can contain silicon carbide, boron carbide, boron suboxide, alumina, or any other ceramic. The process is compatible with sacrificial materials, enabling the creation of parts with hollow portions or overhangs. The mixture preferably has a high loading of particles, for example between 70 wt % and 90 wt % of the mixture, in order to minimize shrinkage. Curing and pyrolyzing the part can be performed by microwaving. Two such CMC parts can be joined together by using the paste, having the same or a different concentration of particles, as an adhesive.
C04B 35/563 - Produits céramiques mis en forme, caractérisés par leur compositionCompositions céramiquesTraitement de poudres de composés inorganiques préalablement à la fabrication de produits céramiques à base de non oxydes à base de carbures à base de carbure de bore
C04B 35/626 - Préparation ou traitement des poudres individuellement ou par fournées
C04B 35/565 - Produits céramiques mis en forme, caractérisés par leur compositionCompositions céramiquesTraitement de poudres de composés inorganiques préalablement à la fabrication de produits céramiques à base de non oxydes à base de carbures à base de carbure de silicium
F41H 5/04 - Structure des plaques composées de plus d'une couche
Methods and apparatuses for continuous, large scale, commercially viable production of nanoforests. A roll-to-roll process passes a flexible substrate, including fibers and fabrics, through a furnace. Precursors are introduced in a growth zone in which a vertical or horizontal nanoforest of nanotubes or nanowires is grown on the substrate. Sensors and actuators with feedback control are provided for parameters such as substrate speed, substrate tension, furnace temperature, precursor flow rate, nanoforest thickness, and nanoforest. The furnace is preferably enclosed for environmental and safety purposes. The feed roll and take-up roll are disposed in housings can be attached to the furnace via airlocks, which enables rapid loading and unloading of the rolls using techniques well known in the industry while maintaining furnace conditions. The furnace can encompass flattening rollers and a second growth zone to enable manufacture of orthogonal nanoforests comprising a vertical nanoforest grown on a horizontal nanoforest.
B01J 19/12 - Procédés utilisant l'application directe de l'énergie ondulatoire ou électrique, ou un rayonnement particulaireAppareils à cet usage utilisant des radiations électromagnétiques
A reinforcement for increasing the strength and toughness and other properties in both transverse and in-piano directions for a composite material, and methods of manufacture therefor. The reinforcement has a layer of a nanoforost of vertical nanotubes or nanowires and a layer of horizontal nanotubes or nanowires. The reinforcement can be made by rolling a vertical nanoforest to produce a collapsed layer of horizontal nanofubes or nanowires, then growing a vertical nanoforest on the collapsed layer. The reinforcement can be grown directly on fibers which are used to reinforce the composite material, or alternatively Interleaved with layers of those fibers before the composite part is cured. The reinforcement and manufacturing method are compatible with almost any composite material in any shape, including epoxy, polymer, or ceramic matrix composites, or any manufacturing method, including prepreg, wet-layup and matrix film stacking. The present invention reduces scrap, rework, and repair hours for composites manufacturing.
B32B 5/10 - Produits stratifiés caractérisés par l'hétérogénéité ou la structure physique d'une des couches caractérisés par les caractéristiques de structure d'une couche comprenant des fibres ou des filaments caractérisés par une couche fibreuse renforcée par des filaments
B32B 5/12 - Produits stratifiés caractérisés par l'hétérogénéité ou la structure physique d'une des couches caractérisés par les caractéristiques de structure d'une couche comprenant des fibres ou des filaments caractérisés par la disposition relative des fibres ou filaments des couches adjacentes
A method of making a ceramic matrix composite (CMC) article by combining a preceramic polymer with one or more sized nanopowders and optional surfactants and/or solvents to form a mixture suitable for 3D printing, depositing the mixture on a mandrel, curing it to form a green body, and pyrolyzing the green body such thai the nanocrystalline surface of the CIVIC article has sufficiently the same surface roughness and figure accuracy of the mandrel to enable the CMC article to be used without further polishing. The mixture can be a paste or slurry that is self supporting and exhibit pseudoplastic rheology. The preceramic polymer is preferably a precursor to SiC, and the nanopowders preferably comprise SiC. The article can be densified by using polymer infiltration pyrolysis, with or without nanoparticies. The curing and pyrolysis of the article can be performed with microwave radiation. An example structure is a gradient density lattice with a mirror surface for use In a cryogenically cooled infrared optical system such as an orbiting space telescope.
A method of making a ceramic matrix composite (CMC) article by combining a preceramic polymer with one or more sized nanopowders and optional surfactants and/or solvents to form a mixture suitable for 3D printing, depositing the mixture on a mandrel, curing it to form a green body, and pyrolyzing the green body such that the nanocrystalline surface of the CMC article has sufficiently the same surface roughness and figure accuracy of the mandrel to enable the CMC article to be used without further polishing. The mixture can be a paste or slurry that is self supporting and exhibit pseudoplastic rheology. The preceramic polymer is preferably a precursor to SiC, and the nanopowders preferably comprise SiC. The article can be densified by using polymer infiltration pyrolysis, with or without nanoparticles. The curing and pyrolysis of the article can be performed with microwave radiation. An example structure is a gradient density lattice with a mirror surface for use in a cryogenically cooled infrared optical system such as an orbiting space telescope.
B33Y 70/00 - Matériaux spécialement adaptés à la fabrication additive
C04B 35/571 - Céramiques fines obtenues à partir de précurseurs polymères
C04B 35/80 - Fibres, filaments, "whiskers", paillettes ou analogues
C04B 35/63 - Préparation ou traitement des poudres individuellement ou par fournées utilisant des additifs spécialement adaptés à la formation des produits
B32B 18/00 - Produits stratifiés composés essentiellement de céramiques, p. ex. de produits réfractaires
C04B 37/00 - Liaison des articles céramiques cuits avec d'autres articles céramiques cuits ou d'autres articles, par chauffage
C04B 35/565 - Produits céramiques mis en forme, caractérisés par leur compositionCompositions céramiquesTraitement de poudres de composés inorganiques préalablement à la fabrication de produits céramiques à base de non oxydes à base de carbures à base de carbure de silicium
C04B 35/573 - Céramiques fines obtenues par frittage par réaction
G02B 23/02 - Télescopes ou lunettes d'approche, p. ex. jumellesPériscopesInstruments pour voir à l'intérieur de corps creuxViseursPointage optique ou appareils de visée comprenant des prismes ou des miroirs
