Antény pozostávajúce z vodivého polymérového kompozitu a spôsoby ich výroby

Číslo patentu: E 15721

Dátum: 29.05.2009

Autori: Dias Sampath, Curran Seamus, Talla Jamal

Je ešte 13 strán.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

0001 Táto prihláška uplatňuje právo prednosti kpredbežnej patentovej prihláške USA č. 611058352, ktorá bola podaná dňa 3. júna 2008.0003 Antény predstavujú kľúčový prvok moderných bezdrôtových komunikačných technológií. Antény sa konštruujú tak, aby prijímali a vysielali (emitovali) elektromagnetické žiarenie, aaby pôsobili ako usmerňovaci kanál medzi voľným priestorom abezdrôtovými prístrojmi. Základná požiadavka pri tradičných anténach je, že musia obsahovať elektrický vodič. Napríklad v publikácii americkej patentovej prihlášky č. 2008/0086876 sa zverejňuje anténa s vodičmi vytvorenými z vodivého atramentu, vodivej farby alebo vodivého povlaku. Z tohto dôvodu vo väčšine prípadov tvoria tradičné antény kovové štruktúry. Ak sa anténa používa na účely, pri ktorých je nutné zohľadniť hmotnosť zariadenia, kovové antény môžu niekedy predstavovať problém.0004 V rozličných štrukturálnych aplikáciách sa použili polyméry alebo polymérové kompozity ako náhrady kovov, pričom tieto náhradné materiály majú nízku hmotnosť. Hoci niektoré polyméry a polymérové kompozity sú elektricky vodivé alebo môžu byť elektricky vodivé po určitej úprave, pomeme nizka vodivosť obvykle obmedzovala ich použitie pri náhrade kovov v aplikáciách, ktoré vyžadujú vodivosť.0005 Na základe skutočnosti uvedených v predchádzajúcom texte, nekovové alebo aspoň čiastočne nekovové anténové štruktúry by vo významnej miere našli uplatnenie na rozličné účely, na ktoré sa bežne používajú kovové antény. Predmetné zverejnenie opisuje anténové štruktúry vyrobené zvysoko vodivých polymérových kompozitov, pričom ako výplňový materiál sa využívajú vodivé uhlikové nanorúrky. Tieto anténové štruktúry predstavujú alternatívu k tradičným anténam, ktoré sú celokovové. Takéto nekovové alebo aspoň čiastočne nekovové anténové štruktúry sú prinosné vtom, že majú nižšiu hmotnosť ako porovnateľné kovové antény a poskytujú výrazne lepšiu účinnosť antén.0006 Vtomto texte opisujeme antény vrozličných formách uskutočnenia. Antény pozostávajú znevodivej opomej konštrukcie avodivej kompozitnej vrstvy nanesenej na nevodivú opornú konštrukciu. Vodivý kompozit tvorí polymér a mnoho uhlíkových nanorúrok. Každá jednotlivá uhliková nanorúrka je vspojeni s minimálne jednou ďalšou uhlikovou nanorúrkou z veľkého počtu uhlíkových nanorúrok. Vodívá kompozitná vrstva je uspôsobená tak, aby mohla prijímať aspoňjeden elektromagnetický signál.0007 Vtomto texte opisujeme hybridné antény vrozličných formách uskutočnenia. Hybrídné antény pozostávajú zkovovej kostry antény azvodivej kompozitnej vrstvynanesenej na kovovú kostru antény. Vodivú kompozitnú vrstvu tvorí polymér amnoho uhlíkových nanorúrok. Každá jednotlivá uhlíková nanorúrka je v spojení s minimálne jednou ďalšou uhlíkovou nanorúrkou zveľkého počtu uhlíkových nanorúrok. Vodivá kompozitná vrstva pôsobí ako zosilňovač pre kovovú kostru antény.0008 Vtomto texte opisujeme rádiá santénami ahybridnými anténami vrozličných formách uskutočnenia. Opisujeme aj mobilne telefóny santénami ahybridnými anténami vrozličných formách uskutočnenia. Opisujeme tiež bezdrôtové sieťové karty santénami a hybridnými anténami v rozličných formách uskutočnenia0009 Ďalej v tomto texte opisujeme metódy na výrobu antén v rozličných formách uskutočnenia. Medzi uvedené metódy patrí aj vytvorenie nevodivej opomej konštrukcie a nanesenie vodivej kompozítnej vrstvy na nevodivú opornú konštrukciu. Vodivú kompozitnú vrstvu tvorí polymér a mnoho uhlíkových nanorúrok. Každá jednotlivá uhlíková nanorúrka je vspojení sminimálne jednou ďalšou uhlíkovou nanorúrkou zveľkého počtu uhlíkových nanorúrok. Vodivá kompozitná vrstva je uspôsobená tak, aby mohla prijímať aspoň jeden elektromagnetický signál.0010 Ďalej vtomto texte opisujeme rozličné uskutočnenia metód na výrobu hybridných antén. Medzi uvedené metódy patrí aj vytvorenie kovovej kostry antény a nanesenie vodivej kompozitnej vrstvy na kovovú kostru antény. Vodivú kompozitnú vrstvu tvorí polymér a mnoho uhlíkových nanorúrok. Každá jednotlivá uhlíková nanorúrka je v spojení s minimálne jednou ďalšou uhlíkovou nanorúrkou zveľkého počtu uhlíkových nanorúrok. Vodivá kompozitná vrstva pôsobí ako zosilňovač pre kovovú kostru antény.001 l V predchádzajúcom texte sme pomerne všeobecne poukázali na rozličné charakteristické znaky predmetného zverejnenia, aby mohol čitateľ lepšie pochopiť podrobný opis, ktorý nasleduje v ďalšom texte. V nasledujúcom texte opisujeme ďalšie charakteristickéznaky a výhody, ktoré sú predmetom priložených nárokov.0012 Na účely lepšieho porozumenia predmetnému zverejneniu a jeho výhodám, chceme na tomto mieste poukázať na nasledujúce opisy, ktoré treba ponímať spoločne s priloženými obrázkami zobrazujúcimi špecifické uskutočnenia zverejňovaného vynálezu, pričom0013 Na obr. č. 1 sa zobrazuje ilustratívny graf vodivosti vkompozite zuhlíkových nanorúrok a polykarbonátu v závislosti od uhla merania.0014 Na obr. č. 2 A až 2 C sa zobrazujú ilustratívne Ramanové spektrá puriñkovaných viacstennych nanorúrok, nepuriñkovaných viacstenných nanorúrok, kompozituz viacstenných nanorúrok a polykarbonátu, a číreho polykarbonátového polyméru pri týchto vlnových dlžkach 488, 514 a 785 nm.0015 Obr. č. 3 je ilustratívny obrázok vytvorený pomocou transmisného elektrónového mikroskopu zobrazujucí viacstenné nanorúrky používané v polymérových kompozitoch pred0016 Obr. č. 4 je ilustratívny obrázok vytvorený pomocou transmisného elektrónového mikroskopu zobrazujuci viacstenne nanorúrky po vytvorení polymérového kompozituzobrazuje sa tesné vzájomné previazanie jednotlivých viacstenných nanorúrok obklopených polymérom.0017 Obr. č. 5 je fotografia ilustratívnej nekovovej antény.0018 Obr. č. 6 je fotografia ilustratívnej nekovovej antény pripojenej k rádiu.0019 V nasledujúcom opise uvádzame určité údaje, napríklad konkrétne množstvá,koncentrácie, veľkosti apodobne, scieľom poskytnúť čo najzrozumiteľnejšie priblíženie rozličných uskutočnení zverejnených v tomto texte. Osobám, ktoré disponujú štandardnými znalosťami v danej oblasti, je zrejmé, že predmetný vynález možno uviesť do praxe aj bez takýchto špecifických podrobných údajov. Vmnohých prípadoch neuvádzame podrobné údaje napriklad o koncentráciách a podobne, pretože dané údaje nie sú potrebné nato, aby čitateľ mohol V plnej miere pochopiť predmetný vynález. Zároveň dané hodnoty dokáže určiť každá osoba, ktorá má v danej oblasti štandardne znalosti.0020 Čo sa týka obrázkov, vo všeobecnosti platí, že obrázky slúžia na opísanie konkrétnych uskutočnení predmetného vynálezu, pričom v žiadnom prípade nemajú daný vynález nijakým spôsobom obmedzovať. Okrem toho treba uviesť, že obrázky nemusia byť nevyhnutne zobrazené v mierke.0021 Osoby, ktoré disponujú štandardnými znalosťami vdanej oblasti, poznajú väčšinu pojmov použitých v tomto texte. Pokiaľ daný pojem nie je výslovne vymedzený, treba ho interpretovať tak, že nadobúda význam, ktorý mu vsúčasnosti pripisujú osoby so štandardnými znalosťami v danej oblasti.0022 Na základe výnimočných mechanických a elektrických vlastností uhlíkových nanorúrok sa pre ne navrhujú rozličné možnosti využitia. Mnohé z týchto možných využití zahŕňajú využitie uhlíkových nanorúrok ako komponentu V polymérovom kompozite. Medzi príklady prístrojov využívajúcich uhlíkové nanorúrky patria napriklad emitory poľa, senzory a rôzne optoelektronické prístroje. Predovšetkým pri využitiach v rámci polymérových kompozitov dokážu plniace materiály z uhlíkových nanorúrok výrazne zlepšiť elektrické,tepelné, optické ačasto aj mechanické vlastnosti polymérových kompozitov vytvorením perkolačnej siete vrámci celého polymérového hostiteľa. Použitia uhlíkových nanorúrok V polymérových kompozitoch sa obyčajne zameriavali na dispergované uhlíkové nanorúrky s cieľom využiť mechanickú pevnosť índividualízovaných uhlíkových nanorúrok. Aj vpripade elektricky vodivých polymérových kompozitov suhlíkovými nanorúrkami ide obvykle o kompozity s dispergovanými uhlikovýmí nanorúrkami. Dynamika súvisiaca s elektronickým prenosom je však odlišná v porovnaní s mechanickými aplikáciami. Taktiež ako opisujeme v tomto texte, polymérovć kompozity s výrazne agregovanými uhlikovýmí nanorúrkami sú pri poskytovaní zvýšenej elektrickej vodivosti výhodnejšie ako polymérové kompozity s perkolačným prahom pri nízkej koncentrácii asdispergovanými uhlikovýmí nanorúrkami.0023 Vo všetkých rozličných uskutočneniach opísaných vtomto texte možno uhlíkové nanorúrky vytvoriť ľubovoľným známym postupom, pričom môžu nadobúdať rôznu formu,napr. sadza, prášok, vlákna, uhlíkový papier (tzv. buckypaper), prípadne ich kombinácie.Uhlíkové nanorúrky môžu mať rozličnú dĺžku, priemer a chiralitu, ktoré sú výsledkom tvorby nanorúrok podľa ktorejkoľvek z rozličných výrobných metód. V niektorých uskutočneniach majú uhlíkové nanorúrky priemery z rozmedzia od približne 0,1 nm do približne l 00 nm. V niektorých uskutočneniach majú uhlíkové nanorúrky dĺžku z rozmedzia od približne l 00 nm do približne l m. V niektorých uskutočneniach je chiralita uhlíkových nanorúrok taká, že uhlíkové nanorúrky sú kovové, polokovové, polovodivé alebo ide o kombinácie uvedených možností. Pri uhlíkových nanorúrkach môže ísť napríklad o (bez obmedzení) jednostenné uhlíkové nanorúrky (SWNT z angl. single-wall carbon nanotubes), dvojstenné uhlíkové nanorúrky (DWNT zangl. double-wall carbon nanotubes), viacstenne uhlíkové nanorúrky(MWNT z angl. multi-wall carbon nanotubes), skrátené uhlíkové nanorúrky, oxidované uhlíkové nanorúrky, funkcionalizované uhlíkové nanorúrky, puriñkované uhlíkové nanorúrky alebo o kombinácie uvedených možností. V niektorých uskutočneniach sú uhlíkové nanorúrkyMWNT. V niektorých uskutočneniach sú uhlíkové nanorúrky SWNT.0024 Pri všetkých rozličných uskutočneniach uvádzaných v tomto texte môžu byť uhlíkové nanorúrky nefunkcionalizované alebo funkcionalizované. Funkcionalizované uhlíkové nanorúrky vtomto texte označujú všetky typy uhlíkových nanorúrok, ktoré sa vyznačujú chemickou modifikáciou, fyzikálnou modiñkáciou alebo môže ísť o kombináciu uvedených možností. Tieto modifikácie sa môžu týkať koncov nanorúrok, stien nanorúrok, alebo koncov aj stien. Medzi prüclady chemickej modifikácie uhlíkových nanorúrok patrí napríklad vytváranie kovalentných alebo iónových väzieb. Medzi príklady fyzikálnej modifikácie patrí napríklad chemisorpcia, interkalácia, interakcie povrchovo aktívnych látok, polymérové obaľovanie, solvatácia alebo môže ísť o kombináciu uvedených možností. Nefunkcionalizované uhlíkové nanorúrky sa obvykle izolujú ako agregáty, ktoré sa označujú ako laná (ropes) alebo zväzky (bundles), aktoré držia pohromade van der Waalsove sily. Uhlíkové nanorúrky sú predovšetkým vo vzájomnom kontakte. Pomocou spracovateľských techník, ktoré opisujeme v ďalšom texte, možno dosiahnuť ešte hustejšiu agregáclu zväzkov uhlíkových nanorúrok.0025 Nefunkcionalizované uhlíkové nanorúrky možno použiť tak, ako sa pripravia ľubovoľnou z rozličných výrobných metód, alebo ich možno ďalej puriñkovať. Puriñkácia uhlíkových nanorúrok obvykle označuje napríklad to, že z uhlíkových nanorúrok odstránime kovové nečistoty alebo nenanorúrkové uhlíkové nečistoty, prípadne oboje. Medzi príklady metód na puriñkáciu uhlíkových nanorúrok patria napríklad oxidácia pomocou oxidujúcich kyselín, oxidácia pomocou zahriatia vo vzduchu, filtrácia alebo chromatografická separácia. Oxidatívne puriñkačné metódy odstraňujú nenanorúrkové uhlíkové nečistoty vo forme oxidu uhličitého. Výsledkom oxidatívnej purifikácie uhlíkových nanorúrok pomocou oxidujúcich kyselín je aj vytvorenie oxidovaných, funkcionalizovaných uhlíkových nanorúrok, pričom uzatvorené konce štruktúry uhlíkovej nanorúrky sa oxidačne otvoria aukončia pomocou viacerých skupín karboxylových kyselín. Medzi príklady oxidujúcich kyselín, pomocou ktorých možno vykonať oxidatívnu purifikáciu uhlíkových nanorúrok, patria napríklad kyselina dusičná, kyselina sírová, oleum alebo kombinácie uvedených možností. Výsledkom oxidatívnych puriñkačných metód pomocou oxidujúcich kyselín je aj odstránenie kovových nečistôt v roztokovej fáze. V závislosti od toho, ako dlho sa vykonáva oxidatívna puriñkácia,ďalšia reakcia oxidovaných, funkcionalizovaných uhlíkových nanorúrok vedie ku skráteniu uhlíkových nanorúrok, ktorých otvorené konce sa opäť ukončia pomocou viacerých skupín karboxylových kyselín. Skupiny karboxylových kyselín na oxidovaných,funkcionalizovaných uhlíkových nanorúrkach aj na skrátených uhlíkových nanorúrkach možno nechať ďalej reagovať, atak vytvoriť iné typy funkcionalizovaných uhlíkových nanorúrok. V rozličných uskutočneniach predmetného vynálezu uhlíkové nanorúrky sú

MPK / Značky

MPK: H01Q 1/38, H01B 1/24

Značky: kompozitů, pozostávajúce, antény, polymérového, vodivého, spôsoby, výroby

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/21-e15721-anteny-pozostavajuce-z-vodiveho-polymeroveho-kompozitu-a-sposoby-ich-vyroby.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Antény pozostávajúce z vodivého polymérového kompozitu a spôsoby ich výroby</a>

Podobne patenty