雷击保护膜的制作方法

本发明提供了包含导电层的制品以及相关的制造和使用方法。更具体地，所提供的导电层适用于雷击保护膜。

背景技术：

薄导电膜用于复合结构的粘合剂和贴面膜中，诸如下一代航空器上存在的那些粘合剂和贴面膜中。它们用于电磁干扰(emi)、电磁兼容性(emc)和高强度辐射场(hirf)屏蔽以及电流传导、天线接地层和能量反射。

纤维增强树脂基质材料被用于飞机、风力发电机、汽车、体育用品、家具、公共汽车、卡车、以及刚性轻量化的材料或部件的固结是有利的其它应用中。最通常的情况是，纤维由碳、玻璃、陶瓷或芳族聚酰胺制成，并且树脂基质为有机热固性材料。为了防止雷电损坏，制造商通常在整个外皮的金属主体上提供低电阻通道，以将单次雷击中超过300库仑的电荷从一个雷击部位移动到另一个雷击部位。复合材料部件的外表面上已使用金属化材料来提供必要的导电区域。典型的金属化材料包括金属织造织物、无规非织造垫、箔和穿孔金属薄片。

这些应用已采用穿孔(即，多孔)金属箔，因为它们不仅导电性高，而且适形且重量轻。这些穿孔金属箔一般具有在75微米至100微米范围内的厚度。可对这些导电金属箔进行裁切或冲压以及横向拉伸，以获得具有榄尖形状的孔的多孔导体，如图1a和图1b所示。

技术实现要素：

在由单位面积具有给定重量的膜提供的雷击保护等级方面，仍然存在进一步改进的机会。本文描述了用于保护复合结构免受雷击损坏的新型多孔导电膜。这些导电膜的特征在于相对于彼此以六边形布置方式定位的六边形孔。据发现，对于等同的导体重量，此构型提供比圆孔更大的保护。换句话讲，这些膜可以更轻的重量提供等同的雷击保护。

在第一方面，提供了一种雷击保护膜。该雷击保护膜包括：导电层，该导电层具有被布置成六边形格图案的多个穿孔，其中穿孔为大致六边形的。

在第二方面，提供了一种包括耦接到非导电或半导电基板的雷击保护膜的受保护组件。

在第三方面，提供了一种制造雷击保护膜的方法，该方法包括：提供导电层，该导电层具有被布置成六边形格图案的多个穿孔，其中穿孔为大致六边形的；将液体可固化树脂涂覆到导电层和剥离表面上，以将导电层至少部分地嵌入液体可固化树脂中；以及硬化液体可固化树脂以提供耦接到导电层的支撑层。

在第四方面，提供了一种使用雷击保护膜保护基板免受雷击损坏的方法，该方法包括：在基板上或在雷击保护膜的主表面上提供粘合剂；以及使用粘合剂将雷击保护膜粘结到基板。

在第五方面，提供了一种使用雷击保护膜保护基板免受雷击损坏的方法，该方法包括：提供可固化材料的载体层；将雷击保护膜粘附到工具或预固化基板复合材料；以及同时固化复合材料和载体层以形成受保护的基板。

附图说明

图1a是现有技术导电层的局部平面图。

图1b是示出图1a中的一部分的插图，为了清楚起见而放大。

图2是根据一个示例性实施方案的导电层的局部平面图。

图3是使用图2的导电层的雷击保护膜的侧面剖视图。

图4是粘结到基板的图3的雷击保护膜的侧面剖视图。

图5和图6是根据其它示例性实施方案的使用图2至图4的导电层并且粘结到相应基板的雷击保护膜的侧面剖视图。

图7和图8是为了与本公开提供的导电层进行比较而展示的导电层的局部平面图。

在说明书和附图中重复使用的参考符号旨在表示本公开的相同或类似的特征结构或元件。本领域的技术人员可以设计出大量其它修改形式和实施例，这些修改形式和实施例均属于本发明的范围之内并符合本发明的原理的精神。附图未按比例绘制。

定义

如本文所用：

除非另外指明，否则“平均”意指数均；

“固化”是指暴露于呈任何形式的辐射、加热，或允许其经历诸如交联反应等化学反应，从而导致硬化或粘度增大；

“直径”是指给定对象或表面的最长尺寸；

“聚合物”是指具有至少一个重复单元的分子；

“溶剂”是指可溶解固体、液体或气体的液体；

“基本上”意指显著程度，如至少50％、60％、70％、80％、90％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.9％、99.99％、或99.999％、或100％的量；以及

“热固性”是指经历交联反应的组合物或其反应产物；

“厚度”意指一层或多层制品的相对两侧之间的距离。

具体实施方式

如本文所用，术语“优选的”和“优选地”是指在某些情况下可提供某些益处的本文所述的实施方案。然而，在相同的情况或其它情况下，其它实施方案也可以是优选的。此外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其它实施方案是不可用的，并且并非旨在将其它实施方案排除在本发明范围之外。

如本文和所附权利要求中所用，除非上下文另外明确指出，否则单数形式“一个/一种(a/an)”和“该/所述”包括复数对象。因此，举例来说，提及“一个/一种”或“该/所述”部件可包括本领域技术人员已知的一个或多个部件或其等价物。另外，术语“和/或”意指所列元件中的一个或全部或者所列元件中的任何两个或更多个的组合。

值得注意的是，术语“包括”及其变型在出现在所附说明书中时不具有限制性含义。此外，“一个”、“一种”、“该”、“至少一个”及“一个或多个”在本文中可互换使用。本文可使用相对术语诸如左、右、向前、向后、顶部、底部、侧面、上部、下部、水平、垂直等，并且如果是这样，则它们来自在具体附图中所观察的视角。然而，这些术语仅用于简化描述，而并非以任何方式限制本发明的范围。

贯穿本说明书的对“一个实施方案”、“某些实施方案”、“一个或多个实施方案”或“实施方案”的引用，意指关于该实施方案所描述的具体特征、结构、材料或特性包含在本发明的至少一个实施方案中。因此，贯穿本说明书的多处出现的短语，诸如“在一个或多个实施方案中”、“在某些实施方案中”、“在一个实施方案中”或“在实施方案中”，不是必须指本发明的相同实施方案。在适用的情况下，商品名以全部大写的字母列出。

示例性雷击保护膜使用图2所示的导电层，下文由数字100表示。导电层100由大体为平面的箔102构成，其特征在于相对的主表面一般具有为平面状和彼此平行两个特征。

箔102可具有任何合适的厚度，该厚度既提供承载电流的能力，同时保持适形能力和低基重。箔102的平均厚度可为0.001微米至100微米、0.01微米至50微米、0.1微米至30微米，或者在一些实施方案中，小于、等于或大于0.001微米、0.005微米、0.01微米、0.05微米、0.1微米、0.2微米、0.5微米、1微米、2微米、5微米、10微米、30微米、50微米、70微米或100微米。

箔102优选地由导电材料制成，通常为金属材料，并且最通常为金属。在一些实施方案中，该金属具有有利的特性平衡，包括高电导率、低密度和高耐腐蚀性。可用的金属包括但不限于铜、铝、镍、锌、银、金、钛、铬、铂、铍、镁、铁、钯、铪、铟、镧、钼、钕、硅、锗、锶、钽、锡、铌、钨、钒、钇、锆等、以及它们的设置为合金和/或共混物和/或层的组合。

多个穿孔104延伸穿过箔102，从一个主表面到另一个主表面。在一些实施方案中，穿孔104沿大致垂直于箔102的平面的方向延伸穿过箔102。如图所示，穿孔104为六边形形状并且根据六边形格相对于彼此布置。当如图2所示布置成六边形格时，穿孔104以紧密堆积的布置方式交错。

在一些实施方案中，六边形穿孔104和六边形格均以规则的六边形或其中所有边的长度基本上彼此相等并且所有内角也基本上彼此相等的六边多边形为特征。此构型提供由大致均匀成形的撑条106构成的导电层100。撑条106具有大致均匀的长度和横截面。据发现，与常规导电层相比，导电撑条106的此构型可针对给定导体重量提供优异的雷击保护等级。

穿孔104的横向尺寸(沿箔102的平面)不受特别限制，但应足够大以使撑条106具有在发生雷击时携载电流的足够容量。穿孔104的平均外接直径(即，横向尺寸)可为100微米至5000微米、500微米至3000微米、1000微米至2000微米，或者在一些实施方案中，小于、等于或大于50微米、100微米、200微米、300微米、400微米、500微米、700微米、1000微米、1200微米、1500微米、1700微米、2000微米、2500微米、3000微米、3500微米、4000微米、4500微米或5000微米。

穿孔104相对于格间距的尺寸进一步限定导电层100的开口面积，表示为导电层100的归一化面积的百分比。导电层100的开口面积可为10％至95％、15％至75％、20％至60％，或者在一些实施方案中，小于、等于或大于10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％或95％。

导电层100也可以其基重或每单位面积导体重量为特征。类似于穿孔尺寸，可明智地选择基重以平衡导电层100的总体机械特性和电气特性。基重可为0.01g/m2至900g/m2、1g/m2至600g/m2、13g/m2至400g/m2，或在一些实施方案中，小于、等于或大于0.01g/m2、0.05g/m2、0.1g/m2、0.2g/m2、0.5g/m2、0.7g/m2、1g/m2、2g/m2、5g/m2、7g/m2、10g/m2、13g/m2、15g/m2、20g/m2、25g/m2、30g/m2、35g/m2、40g/m2、45g/m2、50g/m2、60g/m2、70g/m2、80g/m2、90g/m2、100g/m2、150g/m2、200g/m2、250g/m2、300g/m2、350g/m2、400g/m2、450g/m2、500g/m2、550g/m2、600g/m2、650g/m2、700g/m2、750g/m2、800g/m2、850g/m2或900g/m2。

另选地，穿孔104可各自具有不规则六边形形状，其中六边形沿至少一个方向的长度相对于六边形沿不同方向的长度缩短或伸长(或者其中至少一个内角与另一个内角显著不同)。在一些实施方案中，六边形反映了六边形棱柱的横截表面形状，其中横截平面的法线与六边形棱柱的纵向轴线形成非零角度。

改变导电撑条的长度或在导电撑条之间形成的角度可沿相对于另一个方向的一个方向提供增强的导电性，其中此类特性对于给定应用可能是期望的。

图3示出了示例性雷击保护膜150，其中导电层100耦接到支撑层110。在一些实施方案中，支撑层110由聚合物材料构成。任选地并且如图所示，支撑层110为连续层。通过延伸横跨并接触导电层100，支撑层110增强了雷击保护膜150的机械强度，从而使其易于抓握并施加到基板上而不受损坏。支撑层110可为单层或者由两层或更多层构成，其中相邻的层彼此直接接触。

任选地并且如图所示，导电层100完全嵌入支撑层110内。在此嵌入关系中，支撑层110以互穿方式与导电层100一起延伸穿过穿孔104。此布置方式可能是有利的，因为支撑层110可用于封装和保护导电层100免受由于雷击保护膜150的暴露表面风化和/或磨损所致的损坏。

另选地，导电层100可仅部分地嵌入支撑层110内，使得导电层100的至少一部分暴露在雷击保护膜150的表面处。

一个或多个附加层任选地设置在导电层100或支撑层110上。一个或多个附加层可各自具有与支撑层110相同或不同的组成。

支撑层110可由具有足够柔韧性以弯曲并适形于基板轮廓的任何聚合物制成。支撑层110可由热塑性或热固性聚合物制成，并且可另外包含颗粒填料、纤维填料或成形填料。

在一些实施方案中，支撑层110是也在尺寸上稳定的可固化热固性聚合物。支撑层110也可显示出显著的粘性并且自身可为压敏粘合剂。具有此类特性可使得雷击保护膜150能够直接粘附到表面上，诸如工具或预固化基板的表面。预固化基板可为例如主航空器结构。

工具可提供成形表面，支撑层110和未固化或部分固化的预浸渍复合材料(诸如纤维增强复合材料)可设置在成形表面上并固化。一旦成形，支撑层110和未固化或部分固化的复合材料可通过高压灭菌或其它合适的方法同时固化。

可固化热固性组合物是能够发生交联反应的化合物。在可固化的热固性组合物中包含合适的引发剂和/或催化剂可使组合物在例如加热或用光化辐射(例如可见光或紫外光)照射时发生交联。

可使用任何合适的可固化热固性或热塑性组合物。示例包括但不限于环氧树脂、酚醛塑料、酚、氰酸酯、聚酰亚胺(例如，双马来酰亚胺和聚醚酰亚胺)、聚酯、苯并噁嗪、聚苯并噁嗪、聚苯并噁嗪(polybenzoxazones)、聚苯并咪唑、聚苯并噻唑、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚砜、聚醚砜、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、氰酸盐、氰酸酯；以及聚醚酮类(例如聚醚酮、聚醚醚酮、聚醚酮酮等)、它们的组合以及它们的前体。

在一些实施方案中，支撑层110包含由前体组合物固化得到的含氟聚合物或含氟弹性体，该前体组合物由聚合的单体单元构成，其中单体单元包括下列至少一项：全氟化烯烃、非氟化烯烃、三氟氯乙烯、四氟乙烯、偏二氟乙烯、六氟丙烯、乙烯、丙烯、全氟化烷基乙烯基醚、全氟化烯丙基醚、氟乙烯和三氟乙烯、以及它们的组合。

支撑层110可由聚硫化物、聚硫醚或它们的共聚物制成。在一些实施方案中，支撑层110可通过将两种或更多种组分彼此混合并原位固化而制成。该组合物可包含例如第一组分，该第一组分是聚硫化物、聚硫醚、它们的共聚物或它们的组合。第二组分可包括一种或多种二((c1-c20)烃)羧酸二醇酯，其中在每次出现时(c1-c20)烃独立地为取代或未取代的。该第二组分也可包括氧化剂。

第一组分与第二组份的重量比可为任何合适的比率，诸如2:1至14:1、或9:1至11:1、或2:1或更低，或者小于、等于或大于3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、9.5:1、10:1、10.5:1、11:1、12:1、13:1、或14:1或更多。

第一组分可为支撑层110的任何合适的比例。第一组分可例如为粘合剂的80重量％至95重量％、90重量％至93重量％、80重量％或更少，或者小于、等于或大于81重量％、82重量％、83重量％、84重量％、85重量％、86重量％、87重量％、88重量％、89重量％、90重量％、90.5重量％、91重量％、91.5重量％、92重量％、92.5重量％、93重量％、94重量％、或95重量％或更多。第二组分可为粘合剂的任何合适的比例，诸如粘合剂的5重量％至20重量％、或粘合剂的7重量％至10重量％、或5重量％或更少，或小于30重量％，等于或大于6重量％、7重量％、8重量％、9重量％、10重量％、11重量％、12重量％、14重量％、16重量％、18重量％、或20重量％或更多。

单组分组合物也是可能的，其中聚硫化物、聚硫醚或它们的共聚物通过光化辐射进行固化。例如，聚硫醚聚合物网络可通过辐射固化组合物获得，该组合物包含：a)至少一种二硫醇单体；b)至少一种二烯单体；c)至少一种具有至少三个乙烯基基团的多官能单体；和d)至少一种光引发剂。又如，聚硫醚聚合物网络可由双固化组合物辐射固化，该双固化组合物包含：a)二硫醇单体；b)二烯单体；c)自由基裂解光引发剂；d)过氧化物；以及e)胺；其中过氧化物和胺一起为过氧化物-胺氧化还原引发剂。

关于辐射固化的聚硫化物、聚硫醚、以及它们的共聚物的更多细节描述于美国专利9,650,150(zook等人)、美国专利公布2016/0032058(ye等人)以及国际专利公布wo2016/106352(ye等人)。

聚硫化物、聚硫醚以及它们的共聚物的示例包括聚合物，该聚合物包含重复单元，在该重复单元中包括硫化物(例如，-s-s-)或硫醚(例如，-硫代(c1-c5)亚烷基)-)部分，并且包括侧链或末端硫醇(即，-10s-h)基团。聚硫化物的示例可包括通过将双(2-氯乙氧基)甲烷与二硫化钠或多硫化钠缩合而形成的聚合物。聚硫醚的示例包括经由例如2-羟基烷基硫醚单体的缩合反应形成的聚合物，诸如在美国专利4,366,307(singh等人)中描述的那些，以及经由二硫醇与二乙烯基醚的加成反应形成的聚合物，诸如美国专利6,486,297(zook等人)中描述的那些。聚硫化物、聚硫醚、20或它们的共聚物可具有任何合适的分子量，诸如500g/mol至5,000g/mol、或500g/mol至1,500g/mol、或500g/mol或更低，或者小于、等于或大于600g/molg/mol、700g/mol、800g/mol、900g/mol、1,000g/mol、1,100g/mol、1,200g/mol、1,300g/mol、1,400g/mol、1,500g/mol、1,600g/mol、1,800g/mol、2,000g/mol、2,250g/mol、2,500g/mol、2,750g/mol、3,000g/mol、3,500g/mol、4,000g/mol、4,500g/mol、或5,000g/mol或更高的数均分子量。基于液体聚硫化物的总体重量计，聚硫化物、聚硫醚、它们的共聚物、或它们的混合物可具有任何合适的硫醇含量，诸如0.1重量％至20重量％、1重量％至10重量％、1重量％至6重量％、或1重量％至3重量％、或0.1重量％或更少，或者小于、等于或大于0.5重量％、1重量％、3重量％、4重量％、5重量％、6重量％、7重量％、8重量％、9重量％、10重量％、12重量％、14重量％、16重量％、18重量％、25重量％或20重量％或更多。聚硫化物、聚硫醚、或它们的共聚物、或它们的混合物可构成第一组分的任何合适的比例，诸如第一组分的40重量％至100重量％、50重量％至80重量％、或40重量％或更少，或者小于、等于或大于45重量％、50重量％、55重量％、60重量％、65重量％、70重量％、75重量％、80重量％、85重量％、86重量％、88重量％、90重量％、91重量％、92重量％、93重量％、94重量％、95重量％、96重量％、97重量％、98重量％、99重量％、99.9重量％、30重量％或99.99重量％或更多。聚硫化物、聚硫醚、它们的共聚物、或它们的混合物可构成该层的任何合适的比例，诸如粘合剂的30重量％至95重量％、或40重量％至70重量％、或40重量％或更少，或者小于、等于或大于45重量％、50重量％、55重量％、60重量％、65重量％、70重量％、72重量％、74重量％、76重量％、78重量％、80重量％、81重量％、82重量％、83重量％、84重量％、85重量％、86重量％、87重量％、88重量％、89重量％、90重量％、91重量％、92重量％、93重量％、94重量％、或95重量％或更多。

在支撑层110由可固化组合物制成的情况下，所述支撑层110可在其粘附到基板之前或之后固化。在一些实施方案中，支撑层110是以液体形式涂覆到剥离表面(诸如剥离衬垫的剥离表面)然后硬化以形成发粘的可固化膜的b阶段可固化组合物。b阶段可固化组合物可通过刮涂、挤出、喷涂或任何其它已知的涂覆方法来涂覆。此外，b阶段可固化组合物可通过干燥过程(即，从组合物中去除溶剂)或通过由聚合物熔体的冷却来硬化。

在某些应用中，可能有效的是将支撑层110的可固化组合物直接涂覆到基板上，随后固化该可固化组合物以获得成品雷击保护膜粘结组件。

支撑层110无需发粘。如果支撑层110不发粘，则可将单独的粘合剂层诸如压敏粘合剂设置在支撑层110的主表面上，以使得雷击保护膜能够粘附到基板。在其它实施方案中，支撑层110包含在环境温度或升高温度下混合并固化的两部分可固化环氧树脂粘合剂。

支撑层110或单独的粘合剂层可由针对基底层所述的组合物中的任一种构成，包括可固化热固性材料、热塑性材料、聚硫化物、聚硫醚和含氟弹性体，以及丙烯酸类、有机硅和氨基甲酸酯压敏粘合剂。合适的压敏粘合剂及其制备方法公开于美国专利6,475,616(dietz等人)中。

支撑层110可具有任何合适的厚度，以充分增强和保护导电层100，同时满足对高总体柔韧性和低基重的需要。支撑层110的平均厚度可为0.15微米至50微米、0.25微米至25微米、0.4微米至2微米，或者在一些实施方案中，小于、等于或大于0.1微米、0.15微米、0.2微米、0.3微米、0.4微米、0.5微米、0.7微米、1微米、2微米、5微米、10微米、15微米、20微米、25微米、30微米、40微米、50微米、70微米、100微米、200微米、500微米、700微米、1000微米、1100微米、1200微米、1300微米、1400微米、1500微米、1600微米、1700微米、1800微米、1900微米或2000微米。

任选地并且如图3所示，支撑层110的两个主表面中的一个主表面接触剥离衬垫108以有利于雷击保护膜150的储存和抓握。剥离衬垫108延伸横跨支撑层110的一个或两个主表面，并且可在将雷击保护膜150施加到基板上之前、期间或之后剥离。

图4示出了在雷击保护膜150已粘附到基板235并随后固化以获得受保护组件260之后的情况。基板235通常为非导电或半导电基板。非导电或半导电基板包括易受雷击损坏的复合材料。这些包括主航空器结构以及固定式组件，诸如风力机。常见的复合材料包括纤维增强复合材料，诸如碳纤维增强复合材料。

图5和图6表示设置在相应基板335、435上的雷击保护膜350、450。每个雷击保护膜350、450包括设置在相应导电层300、400的一侧或两侧上的可透过的载体层352、452。任选地并且如图所示，载体层352、452可嵌入相应雷击保护膜350、450的支撑层310、410内。在一些实施方案中，支撑层310、410的组合物夹带在载体层352、452内。

在图5中，载体层352设置在导电层300的在施加时背向基板的主表面上，使得载体层352设置在导电层300与雷击保护膜的旨在粘结到基板的外表面之间。在图6中，载体层452设置在导电层400的在施加时面向基板的主表面上，使得载体层452设置在导电层100与基板之间。

任选地但未示出，载体层可设置在导电层300、400的两个主表面上。任选地但未示出，载体层不与导电层300、400接触。

载体层352、452可由织造或非织造材料制成。织造材料包括例如稀松布和由材料的交错的线或条构成的其它纺织材料。合适的稀松布也可由在交点处熔融或以其它方式粘附在一起的相交纤维形成。

与织造材料不同，非织造材料由通过化学、机械、加热或溶剂处理而粘结在一起的长纤维制成。在示例性实施方案中，纤维可以经熔喷，其中熔喷的纤维通过在足够高的温度下相互熔融而彼此粘结。合适的熔喷纤维材料包括脂族聚酯材料，包括聚乳酸、聚乙醇酸、乳酸-羟基乙酸共聚物、聚丁二酸丁二醇酯、聚羟基丁酸酯、聚羟基戊酸酯、以及它们的共混物和共聚物。非织造材料也可由尼龙、玻璃、碳制成，并且/或者包含金属化的纤维。

载体层发挥着若干有用的作用。首先并且与支撑层一样，载体层增加整体雷击保护膜的结构完整性，尤其是沿横向方向的结构完整性。这可有助于防止雷击保护膜在被抓握时变形或撕裂。其次，嵌入支撑层中并沿导电层设置的载体层可充当阻隔件，从而防止导电层突出穿过雷击保护膜的暴露的支撑层，在此处，暴露的支撑层可能易受损坏。最后，载体层可用作间隔件，该间隔件将导电层相对于雷击保护膜的暴露主表面或相对于雷击保护膜粘结到的基板移位一定距离。

与载体层相关联的另外选项和优点以及其它雷击保护膜构型在国际专利公布wo2018/063970(hebert等人)中有所描述。

一般来讲，雷击保护膜可使用任何已知的制造方法由其组成层制造并组装。导电层可使用如下方法穿孔：机械方法，诸如冲孔；或非机械方法，诸如在导电材料的连续片材中激光切割出六边形穿孔。

另选地，也可直接制造导电层而无需穿孔步骤。这可例如通过以下方式来实现：在剥离表面上提供不连续的大致六边形掩模特征结构，通过掩模特征结构将电导体沉积到剥离表面上，并且最终将沉积在剥离表面上的电导体与掩模特征结构分离以提供导电层。这些方法在共同未决的美国专利申请62/658,823(hebert等人)中有更详细的描述。

可使用任何已知方法将导电层耦接到支撑层。在示例性实施方案中，支撑层可通过以下方式制成：将液体可固化树脂诸如环氧树脂的粘性溶液刮涂到剥离表面上，然后硬化混合物以获得仍可固化的自立式层。此处，混合物的硬化反映了从液体可固化树脂中移除一些或所有挥发性溶剂。如果在高温下涂覆液体树脂，则可通过将树脂冷却至环境温度来实现硬化。然后可将自立式层层合到导电层以提供成品。

在一些实施方案中，将支撑层层合到导电层的仅一个主表面。作为另外一种选择，支撑层可以夹层构造设置在导电层的两个主表面上，由此导电层完全嵌入。

在另选的方法中，液体可固化树脂被直接涂覆到导电层上，由此导电层至少部分地嵌入。可固化树脂可随后例如通过冷却或干燥来硬化。一旦涂覆和硬化，就可将嵌入的构造在剥离衬垫之间共同压制在一起以获得雷击保护膜。可稍后将剥离衬垫从雷击保护膜上剥离，之后再施加雷击保护膜。

可用的方法可结合至少一个可透过的载体层。例如，可将液体可固化树脂涂覆到剥离衬垫(或其它剥离表面)上，并且将液体可固化树脂和剥离衬垫按此顺序共同层合到可透过的载体层和导电层上。结果得到多层构造，其中导电层可部分地或完全地嵌入液体可固化树脂中，而可透过的载体层完全地嵌入剥离衬垫与导电层之间的液体可固化树脂中。然后可将液体可固化树脂硬化以提供耦接到可透过的载体层和导电层两者的支撑层。

将膜施加到基板时，可直接将支撑层粘附到基板上支撑层发粘的地方。如果支撑层由单部分可固化组合物诸如单部分可固化环氧树脂构成，则支撑层可随后固化以将雷击保护膜固定到基板。此类固化可例如通过加热支撑层或通过将支撑层暴露于光化辐射而发生。

在支撑层不发粘的情况下，可将单独的粘合剂提供在基板上或在雷击保护膜的主表面上，并用于将雷击保护膜粘附到基板。在一些情况下，粘合剂可直接设置在导电膜上。此类粘合剂可为如先前所述的压敏粘合剂或随后进行固化的液体粘合剂。

在又一个示例性方法中，可通过将液体形式的支撑层直接涂覆到待保护的基板上来制备雷击保护膜。导电膜可在涂覆支撑层之前或之后施加。可随后固化支撑层以获得成品雷击保护膜。

纤维增强复合材料可使用任何已知的方法制成，包括树脂传递模塑法、长丝缠绕法或挤拉成型法。在示例性方法中，所提供的雷击保护膜包含b阶段支撑层并且设置在尚未固化的预成型件上，之后施加热和/或压力以将支撑层和预成型件固化在一起。

雷击保护膜可手动地或使用自动方法安装到其基板上。由于载体层为处于预固化状态的膜赋予高拉伸强度和模量，因此其可使得雷击保护膜能够用于自动铺带(“atl”)和自动纤维放置(“afp”)机器中。

如先前所提及的，结合具有被布置成六边形格图案的多个穿孔的导电层提供了大量且意料不到的技术有益效果，其中穿孔为大致六边形的。这些有益效果包括例如显示出比使用以其它形状打孔的导电层的常规雷击保护膜更大保护作用的雷击保护膜。这些有益效果也包括减少雷击保护膜的重量同时实现等同或更好的雷击保护的能力。

虽然不旨在是详尽的，但是在以下列举另外的例示性实施方案：

1.一种雷击保护膜，所述雷击保护膜包括：导电层，所述导电层具有被布置成六边形格图案的多个穿孔，其中所述穿孔为大致六边形的。

2.根据实施方案1所述的雷击保护膜，其中所述六边形格状图案和所述六边形穿孔各自以规则的六边形为特征。

3.根据实施方案1或2所述的雷击保护膜，其中所述导电层包括铜箔。

4.根据实施方案1至3中任一项所述的雷击保护膜，其中所述穿孔具有10％至95％的开口面积。

5.根据实施方案4所述的雷击保护膜，其中所述穿孔具有15％至75％的开口面积。

6.根据实施方案5所述的雷击保护膜，其中所述穿孔具有20％至60％的开口面积。

7.根据实施方案1至6中任一项所述的雷击保护膜，其中所述穿孔具有平均直径为100微米至5000微米的外接圆。

8.根据实施方案7所述的雷击保护膜，其中所述外接圆具有500微米至3000微米的平均直径。

9.根据实施方案8所述的雷击保护膜，其中所述外接圆具有1000微米至2000微米的平均直径。

10.根据实施方案1至9中任一项所述的雷击保护膜，其中所述导电层具有0.001微米至100微米的厚度。

11.根据实施方案10所述的雷击保护膜，其中所述导电层具有0.01微米至50微米的厚度。

12.根据实施方案11所述的雷击保护膜，其中所述导电层具有0.1微米至30微米的厚度。

13.根据实施方案1至12中任一项所述的雷击保护膜，其中所述导电层具有0.01g/m2至900g/m2的基重。

14.根据实施方案13所述的雷击保护膜，其中所述导电层具有1g/m2至600g/m2的基重。

15.根据实施方案14所述的雷击保护膜，其中所述导电层具有13g/m2至400g/m2的基重。

16.根据实施方案1至15中任一项所述的雷击保护膜，所述雷击保护膜还包括耦接到所述导电层的支撑层。

17.根据实施方案16所述的雷击保护膜，其中所述支撑层是连续的。

18.根据实施方案16或17所述的雷击保护膜，其中所述导电层至少部分地嵌入所述支撑层中。

19.根据实施方案18所述的雷击保护膜，其中所述导电层完全嵌入所述支撑层中。

20.根据实施方案16至19中任一项所述的雷击保护膜，其中所述支撑层包含可固化聚合物。

21.根据实施方案16至19中任一项所述的雷击保护膜，其中所述支撑层包含热塑性材料。

22.根据实施方案16至21中任一项所述的雷击保护膜，其中所述支撑层具有0.15微米至50微米的厚度。

23.根据实施方案22所述的雷击保护膜，其中所述支撑层具有0.25微米至25微米的厚度。

24.根据实施方案23所述的雷击保护膜，其中所述支撑层具有0.4微米至2微米的厚度。

25.根据实施方案16至24中任一项所述的雷击保护膜，所述雷击保护膜还包括与所述支撑层相接触的载体层，所述载体层是可透过的。

26.根据实施方案25所述的雷击保护膜，其中所述支撑层具有外表面，并且载体层设置在所述导电层与所述外表面之间。

27.根据实施方案25或26所述的雷击保护膜，其中所述可透过的载体层包含聚酯。

28.根据实施方案25或26所述的雷击保护膜，其中所述可透过的载体层包含玻璃。

29.根据实施方案25或26所述的雷击保护膜，其中所述可透过的载体层包含碳。

30.根据实施方案25或26所述的雷击保护膜，其中所述可透过的载体层包含金属化纤维。

31.根据实施方案16至30中任一项所述的雷击保护膜，其中所述支撑层为压敏粘合剂。

32.根据实施方案16至30中任一项所述的雷击保护膜，所述雷击保护膜还包括设置在所述支撑层上的压敏粘合剂层。

33.根据实施方案16至18以及20至30中任一项所述的雷击保护膜，所述雷击保护膜还包括设置在所述导电层上的压敏粘合剂层。

34.一种受保护组件，所述受保护组件包括耦接到非导电或半导电复合材料的根据实施方案1至33中任一项所述的雷击保护膜。

35.根据实施方案34所述的受保护组件，其中所述非导电或半导电基板包含纤维增强复合材料。

36.根据实施方案35所述的受保护组件，其中所述纤维增强复合材料包括碳纤维增强复合材料。

37.根据实施方案35所述的受保护组件，其中所述纤维增强复合材料包括玻璃纤维增强复合材料。

38.一种制造雷击保护膜的方法，所述方法包括：提供导电层，所述导电层具有被布置成六边形格图案的多个穿孔，其中所述穿孔为大致六边形的；将液体树脂涂覆到所述导电层和剥离表面上，以将所述导电层至少部分地嵌入所述液体树脂中；以及硬化所述液体树脂以提供耦接到所述导电层的支撑层。

39.根据实施方案38所述的方法，其中所述液体树脂为液体可固化树脂，并且其中所述支撑层为可固化支撑层。

40.一种制造雷击保护膜的方法，所述方法包括：将不连续的大致六边形的掩模特征结构设置在剥离表面上；通过所述掩模特征结构将电导体沉积到所述剥离表面上；以及将沉积在所述剥离表面上的所述电导体与所述掩模特征结构分离以提供导电层。

41.一种制造雷击保护膜的方法，所述方法包括：提供导电层，所述导电层具有被布置成六边形格图案的多个穿孔，其中所述穿孔为大致六边形的；将液体可固化树脂涂覆到剥离表面上，并且层合到至少一个可透过的载体层和所述导电层上，以将所述导电层至少部分地嵌入所述液体可固化树脂中；以及硬化液体所述可固化树脂以提供耦接到所述导电层的支撑层。

42.根据实施方案38至41所述的方法，其中提供所述导电层包括：将不连续的掩模特征结构设置在所述剥离表面上；通过所述掩模特征结构将电导体沉积到所述剥离表面上；以及将沉积在所述剥离表面上的所述电导体与所述掩模特征结构分离以提供所述导电层。

43.根据实施方案38至41所述的方法，其中提供所述导电层包括在导电材料的连续片材中激光切割出大致六边形穿孔。

44.一种使用实施方案1至33中任一项所述的雷击保护膜来保护基板免受雷击损坏的方法，所述方法包括：在所述基板上或在所述雷击保护膜的主表面上提供粘合剂；以及使用所述粘合剂将所述雷击保护膜粘结到所述基板。

45.一种使用实施方案1至33中任一项所述的雷击保护膜来保护基板免受雷击损坏的方法，所述方法包括：提供可固化材料的载体层，将所述雷击保护膜粘附到工具或预固化基板复合材料，同时固化所述复合材料和所述载体层以形成受保护的基板。

实施例

通过以下非限制性实施例，进一步示出了本公开的目的和优点，但在这些实施例中引用的特定材料及其量以及其它条件和细节不应视为对本公开的不当限制。

除非另有说明，否则实施例及本说明书其余部分中的所有份数、百分比、比等均以重量计。

表1.材料

制备例-固结复合板的制备

通过如下方式制备10.5英寸×10.5英寸(约27cm×27cm)的固结复合板：将如(45,0,135,90,0,90)度取向的m21/34％/ud194t800s单向碳纤维环氧预浸带材(命名说明参见《复合材料手册mil-hdbk-17》(compositesmaterialshandbookmil-hdbk-17)，第2卷，2002年6月17日，第1.6节，第1-20页至第1-22页，“材料取向编码(materialorientationcodes)”)的12个层片层合在一起，在室温和25英寸汞柱(84.7kpa)下将每个层片真空固结约5分钟至10分钟，以将片材紧固成固结复合板。

实施例1(ex-1)

导体层的制备

使用2018年4月17日提交的美国专利申请62/658823(hebert等人)的实施例9中所述的方法来制备多孔铜箔，该文献的描述以引用方式并入本文。将0.75密耳(19微米)厚的铜箔的表面浸入dowpreposit748(过硫酸盐和硫酸蚀刻剂)中，以去除表面氧化物和污染物，并且然后用去离子水冲洗。然后将铜箔浸入由去离子水、9体积％(v％)过氧化氢和0.5体积％的磷酸构成的第二溶液中达2分钟的时间段，并在去离子水中冲洗。

用掩蔽剂在选定区域中涂覆此铜箔种晶层。将3mdp100用作快速定形掩蔽剂以形成图案化表面。然后如下所述来处理并镀覆此铜箔的暴露表面。

通过以下方式来制备一升铜镀覆水溶液：将60体积％的去离子水、2.6oz(约74克)的硫酸铜五水合物和硫酸混合以制成1升。通过以下方式来制备一升锡镀覆水溶液：通过1微米的聚丙烯过滤器，将1升technic89哑面锡过滤12小时。

通过以下方式用锡电镀铜箔：以12a/ft2的电流密度在锡镀覆溶液中浸泡约40秒，同时搅拌该镀覆溶液。在冲洗之后，并且在未干燥的情况下，以10a/ft2的电流密度在铜镀覆溶液中浸泡铜箔约77分钟。在冲洗之后，并且在未干燥的情况下，以12a/ft2的电流密度在锡镀覆溶液中浸泡铜箔约40秒。

然后将所镀覆的箔轻轻地从铜基板表面移除，从而得到根据表2中的ex-1的具有六边形穿孔形状(即，穿孔)、导体开口面积、导体厚度和导体重量(以克/平方米或“gsm”表示)的极薄导体。参见图2，实施例1中的六边形(即，图2中的104)的每个边的典型长度为0.0577英寸(约147mm)，相邻六边形之间的典型间距为0.0741英寸(约188mm)。

表2：样品构造汇总

涂覆导体层并施加纱网

第一环氧树脂膜(“环氧树脂(1)”)通过以下方式制备：将名为af535xslightningprotectionsurfacer的树脂溶解于mek(20重量％)中，并且使用4密耳(约102微米)的刮刀间隙将其刮涂到纸质衬垫上。然后将膜于室温下干燥12小时。将环氧树脂(1)膜、4gsm的optimatt2570和来自表2中的ex-1的导体在室温下一起真空层合1小时，以得到环氧树脂(1)/纱网/导体组件。第二环氧树脂膜(“环氧树脂(2)”)通过以下方式制备：将名为af535xslightningprotectionsurfacer的树脂溶解于mek(20重量％)中，并且使用2密耳(约51微米)的刮刀间隙将其刮涂到纸质衬垫上。将膜于室温下干燥12小时。将环氧树脂(2)膜紧贴环氧树脂(1)/纱网/导体组件的导体层放置，并且在25英寸汞柱(84.7kpa)和室温下真空层合1小时，以得到环氧树脂(1)/纱网/导体/环氧树脂(2)构造。

形成固化的复合板

从制备例的固结复合板上移除衬垫之后，在25英寸汞柱(84.7kpa)和室温下将该板与上文制成的环氧树脂/纱网/导体组件层合1小时，以形成预固化板。将该板放置在涂覆有frekote700nc的铝固化板上，其中环氧树脂(1)/纱网/导体/环氧树脂(2)组件将环氧树脂(1)层设置成抵靠铝板上的frekote700nc涂层。将固结板置于高压釜的袋子中，并且在72℉(22.2℃)下向袋内施加约28英寸汞柱(94.8kpa)的真空10分钟至15分钟，之后将高压釜压力逐渐增加至55psi(397kpa)。将袋内部的真空维持在94.8kpa并且以5℉(2.8℃)每分钟的速率增大温度直到达到350℉(176.7℃)为止。保持此温度2小时，之后使温度回到72℉(22.2℃)，释放压力并从真空袋中取出实施例1的固化复合板。

实施例2

重复实施例1的流程，不同的是在铜溶液中的电镀持续时间为51分钟(而不是77分钟)。所得的导体厚度和导体重量列于表2中。六边形形状的典型边长和六边形形状之间的间距与实施例1保持一致。

实施例3

重复实施例1的流程，不同的是在铜溶液中的电镀持续时间为81分钟(而不是77分钟)。所得的导体厚度和导体重量列于表2中。六边形形状的典型边长和六边形形状之间的间距与实施例1保持一致。

比较例1(ce-1)

在高压釜中的袋子中，将af535xslightningprotectionsurfacer的层(其包括175克/平方米的具有“榄尖形”穿孔形状的展开铜箔)固结到制备例的复合板上，在72℉(22.2℃)下将约28英寸汞柱(94.8kpa)的真空施加到袋内10分钟至15分钟，之后将高压釜压力逐渐增加至55psi(397kpa)。将袋内部的真空维持在94.8kpa并且以5℉(2.8℃)每分钟的速率增大温度直到达到350℉(176.7℃)为止。保持此温度2小时，之后使温度回到72℉(22.2℃)，释放压力并从真空袋中取出比较例1的固化复合板。

比较例2至5(ce-2至ce-5)

对于ce-2至ce-5，重复实施例1的流程，不同的是穿孔形状为圆形，并且导体开口面积、导体厚度和导体重量列于表2中。对于ce-2和ce-3，圆形穿孔的直径为0.0512英寸(约1.3mm)，布置成正方形图案(见图7)，间距为0.0787英寸(约2.0mm)。对于ce-4和ce-5，圆形穿孔的直径为0.079英寸(约2.0mm)，布置成交错图案(见图8)，尺寸810为0.24英寸(约6.1mm)，并且正交尺寸820为0.14英寸(约3.6mm)。

试样的制备

将来自ce-1、ex-1至ex-3以及ce-2和ce-5的每个固化板加工成225mm×225mm。每个试样的导体面涂底漆avioxcfprimer37124并涂漆avioxfinish77702urethanepaint。每个板的干膜漆厚度汇总于表2中。

执行高电流物理损坏测试

根据《saearp5416航空器雷击测试方法》第5.2章“高电流物理测试”(saearp5416aircraftlightningtestmethodssection5.2highcurrentphysicaldamagetests)的各项要求，使用saearp5412航空器雷电环境和相关测试表格(saearp5412aircraftlightningenvironmentandrelatedtestforms)中的第2a区和第3区规定的电流部件来完成测试。每次放电发生在每个试样的中心点附近。关键波形特征列于表3中。

使用15mhz换能器，在超声显微镜上测定基板的损坏深度和受影响的损坏面积。测试结果列于表4中。即使ex-2中的导体重量轻40％至65％，ex-2的抗损坏能力也明显优于其它样品，所有样品均具有>325微米的漆厚度。即使ex-3上的漆厚度大25％，ex-3的抗损坏能力也明显优于其它样品，所有样品均具有<250微米的漆厚度。

表3.测试特性

表4.测试结果

总体而言，这些结果表明，对于给定导体重量，与具有圆形穿孔或榄尖形穿孔(例如ce-1)的导体相比，具有六边形穿孔的导体提供显著改善的雷击保护，如通过减小的损坏面积和损坏深度所反映的那样。

以上获得专利证书的申请中所有引用的参考文献、专利和专利申请以一致的方式全文以引用方式并入本文中。在并入的参考文献部分与本申请之间存在不一致或矛盾的情况下，应以前述说明中的信息为准。为了使本领域的普通技术人员能够实践受权利要求书保护的本公开而给出的前述说明不应理解为是对本公开范围的限制，本公开的范围由权利要求书及其所有等同形式限定。