Us 20140091982

8/10/2019 Us 20140091982

1/14

P a t e n t

A p p l i c a t i o n

P u b l i c a t i o n

A p r .

3 ,

2 0 1 4

S h e e t

1 0 f 8 US

2 0 1 4 / 0 0 9 1 9 8 2

A1

1 2

FIG. 1

8/10/2019 Us 20140091982

2/14

8/10/2019 Us 20140091982

3/14

US

014/0091982

A1

p r . 3 , 2 0 1 4 S h e e t 3 0 f 8a t e n t



.

o

o

Q

o

o

o

o

o

o

o

o

o

.

o

o.

4

8/10/2019 Us 20140091982

4/14

P a t e n t



A p r .

3 ,

2 0 1 4

S h e e t

4 0 f 8 US

2 0 1 4 / 0 0 9 1 9 8 2

A1

8/10/2019 Us 20140091982

5/14

US

014/0091982

A1

p r . 3 ,

2 0 1 4

S h e e t 5 0 f 8a t e n t



.

o

.

.

o

. .

o

o

o

o

o

o

. .

FIG. 5C

8/10/2019 Us 20140091982

6/14

P a t e n t

A p p l i c a t i o n P u b l i c a t i o n A p r .

3 ,

2 0 1 4

S h e e t

6 0 f 8

US 2 0 1 4 / 0 0 9 1 9 8 2

A1

8/10/2019 Us 20140091982

7/14

P a t e n t


P u b l i c a t i o n A p r . 3 ,

2 0 1 4

S h e e t

7 0 f 8 US

2 0 1 4 / 0 0 9 1 9 8 2

A1

8/10/2019 Us 20140091982

8/14

P a t e n t

A p p l i c a t i o n P u b l i c a t i o n A p r .

3 ,

2 0 1 4

S h e e t

8 0 f 8

US 2 0 1 4 / 0 0 9 1 9 8 2

A1

8/10/2019 Us 20140091982

9/14

8/10/2019 Us 20140091982

10/14

US 2014/0091982

A1

m e t a l

( n i c k e l ) - c o a t e d c a r b o n / r a p h i t e

? b e r s

a n d a p o l y m e r

r e s i n m a t r i x w i t h m e t a l ( n i c k e l ) n a n o s t r a n d s added

t o t h e

m a t r i x

f o r i n c r e a s e d e l e c t r i c a l c o n d u c t i v i t y ;

[ 0 0 1 9 ]

F I G .

3

i s

a p e r s p e c t i v e s c h e m a t i c

view of

m e t a l

c o a t e d

nonwoven

s t r u c t u r a l

?ber

s h e e t

impregnated with

a

p o l y m e r

r e s i n

m a t r i x ;

[ 0 0 2 0 ] F I G . 4 i s a

p e r s p e c t i v e

view o f a s h e e t o f i n s u l a t i n g

g l a s s i m p r e g n a t e d w i t h a p o l y m e r r e s i n

m a t r i x ;

[ 0 0 2 1 ] FIG. 5A s a p e r s p e c t i v e s c h e m a t i c

view

of com

p o s i t e s t r u c t u r e c o m p r i s e d o f o n e l a y e r o f

p r e - i m p r e g n a t e d

u n i d i r e c t i o n a l

m e t a l - c o a t e d

s t r u c t u r a l / r e i n f o r c i n g

? b e r s

w i t h

a n o t h e r l a y e r o f r e - i m p r e g n a t e d

n i d i r e c t i o n a l


s t r u c t u r a l / r e i n f o r c i n g ? b e r s

r u n n i n g

p e r p e n d i c u l a r

o

t h e

? r s t

l a y e r ;

[ 0 0 2 2 ]

FIG.

5B s a p e r s p e c t i v e s c h e m a t i c view of com

p o s i t e s t r u c t u r e c o m p r i s e d o f o n e l a y e r o f p r e - i m p re g n a t e d

u n i d i r e c t i o n a l m e t a l - c o a t e d s t r u c t u r a l ? b e r

w i t h

a n o t h e r l a y e r

o f


non-woven


s t r u c t u r a l ? b e r

P a p e r ;

[ 0 0 2 3 ] FIG.

5C

s a p e r s p e c t i v e s c h e m a t i c

view

of com

p o s i t e

s t r u c t u r e

c o m p r i s e d o f o n e l a y e r o f


u n i d i r e c t i o n a l m e t a l - c o a t e d s t r u c t u r a l ? b e r s

w i t h

a n o t h e r

l a y e r o f

p r e - i m p r e g n a t e d i n s u l a t e d

g l a s s s c r i m ;

[ 0 0 2 4 ] F I G . 6A s

a

p e r s p e c t i v e s c h e m a t i c view of m e t a l

c o a t e d c o m p o s i t e m a t e r i a l i n a c c o r d a n c e

w i t h

t h e p r e s e n t

d i s c l o s u r e

shown wrapped

a r o u n d a

m a n d r e l f o r b a k i n g p u r

p o s e s ;

[ 0 0 2 5 ]

F I G . 6B s

a p e r s p e c t i v e s c h e m a t i c

view of f u r t h e r

m e t a l - c o a t e d c o m p o s i t e m a t e r i a l

i n

a c c o r d a n ce w i t h t h e

p r e s e n t d i s c l o s u r e

shown

wrapped

r o u n d

a

m a n d r e l

f o r

bak

i n g ;

a n d

[ 0 0 2 6 ] F I G . 7

i s

a

p e r s p e c t i v e

s c h e m a t i c

v i e w o f

t h e

a n t e n n a

s t r u c t u r e i l l u s t r a t i n g

t h e c o n d u c t i v e

s eams

t h a t

may

j o i n

s e p a r a t e

a n t e n n a s e c t i o n s .

DETAILEDDESCRIPTION

[ 0 0 2 7 ]

The e t a i l e d d e s c r i p t i o n s e t

f o r t h

below

i n

c o n n e c

t i o n w i t h

t h e

a p p e n d e d d r a w i n g s ,

w h e r e

l i k e

n u m e r a l s

r e f e r

ence

l i k e

e l e m e n t s , i s i n t e n d e d

a s

a d e s c r i p t i o n of v a r i o u s

embodiments

o f

t h e d i s c l o s e d s u b j e c t m a t t e r and i s n o t

i n t e n d e d t o

r e p r e s e n t

t h e

o n l y e m b o d i m e n t s . Each

embodi

ment

d e s c r i b e d

i n t h i s

d i s c l o s u r e

i s p r o v i d e d merely a s an

example o r i l l u s t r a t i o n and should n o t be

c o n s t r u e d

a s p r e

f e r r e d o r advantageous

o v e r o t h e r embodiments.

T h e l l u s t r a

t i v e e x a m p l e s p r o v i d e d

h e r e i n a r e n o t i n t e n d e d

t o be e x h a u s

t i v e o r t o l i m i t t h e d i s c l o s u r e t o t h e p r e c i s e forms

d i s c l o s e d .

S i m i l a r l y ,

a n y

s t e p s

d e s c r i b e d h e r e i n ma y e i n t e r c h a n g e a b l e

w i t h o t h e r s t e p s , o r c o m b i n a t i o n s o f s t e p s , i n

o r d e r

t o

a c h i e v e

t h e

s a m e o r s u b s t a n t i a l l y s i m i l a r

r e s u l t .

[ 0 0 2 8 ] I n

t h e f o l l o w i n g d e s c r i p t i o n , n u m e r o u s s p e c i ? c

d e t a i l s

a r e

s e t

f o r t h i n o r d e r

t o

p r o v i d e

a

thorough n d e r s t a n d

i n g o f e x e m p l a r y

e m b o d i m e n t s

o f t h e p r e s e n t d i s c l o s u r e .

I t

w i l l be a p p a r e n t t o one s k i l l e d i n t h e

a r t ,

h o w e v e r , t h a t m a n y

e m b o d i m e n t s

o f

t h e p r e s e n t d i s c l o s u r e

m a y b e

p r a c t i c e d

w i t h o u t s o m e r a l l of h e s p e c i ? c d e t a i l s . I n s o m e n s t a n c e s ,

well-known r o c e s s

s t e p s h a v e

n o t been e s c r i b e d i n

d e t a i l

i n

o r d e r

n o t t o u n n e c e s s a r i l y

o b s c u r e

v a r i o u s a s p e c t s

o f

t h e

p r e s e n t

d i s c l o s u r e . F u r t h e r ,

i t

w i l l

b e a p p r e c i a t e d t h a t

embodiments f h e

p r e s e n t

d i s c l o s u r e m a y

employ

n y c o m

b i n a t i o n

o f f e a t u r e s d e s c r i b e d

h e r e i n .

[ 0 0 2 9 ] The p r e s e n t i n v e n t i o n p e r t a i n s t o t h e

u s e

of ne w

c l a s s o f

more a d v a n c e d m e t a l ( e . g . , n i c k e l ) - c o a t e d s t r u c t u r a l

o r

r e i n f o r c i n g

? b e r s

( e . g . , c a r b o n / r a p h i t e ) a n d

s c r i m s t o

form u b u l a r

a n t e n n a s t r u c t u r e s .

T h i s

c o m p o s i t e m a t e r i a l

p e r

A p r .

3 ,

2 0 1 4

forms bot h a s a s t r u c t u r a l member o f h e

antenna

and a s a n

e f ? c i e n t e l e c t r i c a l

o r

e l e c t r o m a g n e t i c c o n d u c t o r . Such com

p o s i t e

a n t e n n a s

can

be

of

an e l o n g a t e d t u b u l a r c o n s t r u c t i o n .

The

t u b e s m a y b e

o f s i n g u l a r

c o n s t r u c t i o n ,

m a y b e

con

s t r u c t e d

i n

m u l t i p l e

i n s e r t a b l e l e n g t h s ,

o r c o n s t r u c t e d

w i t h

t e l e s c o p i n g s e c t i o n s . The

n t e n n a

can

be

c o n s t r u c t e d t o have

d i r e c t i o n a l c h a r a c t e r i s t i c s t h e r e b y c o m p o s e d o f

m u l t i p l e

t u b e s

o f

e l l

known e o m e t r i e s

a n d

s i z e s .

F o r t h e p u r p o s e s

o f

t h i s

p a t e n t

a p p l i c a t i o n ,

t u b u l a r o r c y l i n d r i c a l

m a y m e an

h o l l o w

o r

s o l i d l o n g i t u d i n a l m e mb e r

f

any e o m e t r i c a l c r o s s

s e c t i o n , i n c l u d i n g r o u n d ,

o v a l ,

e l l i p t i c a l ,

t r i a n g u l a r ,

s q u a r e ,

p e n t a g o n a l ,

h e x a g o n a l , o c t a g o n al a n d s o f o r t h .

[ 0 0 3 0 ] The

m e t a l

( e . g . ,

n i c k e l )

c o a t e d ? b e r s

a n d s c r i m s

o f

t h e

p r e s e n t

d i s c l o s u r e a re s u p e r i o r f o r

s e v e r a l

r e a s o n s . F i r s t ,

t h e ? b e r s

a r e

c o a t e d

t h r o u g h

a

c h e m i c a l v a p o r

d e p o s i t i o n

m e t h o d ,

t h u s

a l l o w i n g f o r more u n i f o r m , c o n f o r m a l ,

a n d

d u c t i l e

c o a t i n g . T h i s

d u c t i l e

c o a t i n g l e a d s t o m e c h a n i c a l

a d v a n t a g e s

o v e r o t h e r p r i o r

m e t a l

c o a t i n g a n d

p l a t i n g p r o

c e s s e s .

[ 0 0 3 1 ]

S e c o n d ,

t h e

c h e m i c a l v a p o r

d e p o s i t i o n p r o c e s s

a l l o w s f o r

a wide

a n g e

o f

c o a t i n g l e v e l s u n i f o r m l y a p p l i e d t o

t h e s t r u c t u r a l ? b e r s ; t h u s t h e c o n d u c t i v i t y c a n b e s p e c i ? c a l l y

e n g i n e e r e d w i t h i n a l a r g e r a n g e . F o r i n s t a n c e , w h e r e a s

m e t a l

( n i c k e l ) - c o a t e d

c a r b o n ? b e r i s t r a d i t i o n a l l y

a v a i l a b l e i n t h e

r a n g e

o f

a p p r o x i m a t e l y 4 0 i c k e l , c h e m i c a l

v a p o r

d e p o s i

t i o n e n a b l e s ? b e r s

t o be

c o a t e d from 25

t o

85 m e t a l

( n i c k e l ) b y

w e i g h t . As c h e m a t i c a l l y i l l u s t r a t e d

i n F I G . 1 , t h e

i l l u s t r a t e d c a r b o n / g r a p h i t e

? b e r

1 0

i s a p p r o x i m a t e l y 3

t o

7

m i c r o n s

i n d i a m e t e r . The m e t a l ( n i c k e l ) c o a t i n g

1 2 m a y

b e

from

50

nanometers t o 5 microns

i n d i a m e t e r ,

depending on

t h e w e i g h t p e r c e n t a g e

o f m e t a l

( n i c k e l )

d e s i r e d

f o r t h e com

p o s i t e s t r u c t u r e . T h i s a b i l i t y t o add more r e s s m e t a l ( n i c k e l )

t o t h e ?ber 10 t h e n i n c r e a s e s o r d e c r e a s e s t h e o v e r a l l conduc

t i v i t y o f t h e

? b e r . The r e l a t i o n s h i p

b e t w e e n t h e i n c r e a s e

i n

c o m p o s i t i o n a n d t h e i n c r e a s e

i n

c o n d u c t i v i t y i s n o t i n e a r . F o r

i n s t a n c e ,

i f e n o u g h

m e t a l

( n i c k e l ) i s a d d e d t o t h e

? b e r

s u c h

t h a t i t s

w e i g h t i s d o u b l e d , t h e e l e c t r i c a l

c o n d u c t i v i t y o f

t h e

?ber w i l l i n c r e a s e by an o r d e r of m a g n i t u d e . As a conse

q u e n c e , i t i s

p o s s i b l e t o

a c h i e v e

t h e d e s i r e d

l e v e l o f

c o n d u c

t i v i t y

r e q u i r e d

f o r t h e

d e s i r e d

p e r f o r m a n c e

l e v e l

o f

t h e

antenna

s t r u c t u r e .

[ 0 0 3 2 ]

T h i r d , t h e

m e t a l

( n i c k e l ) - c o a t e d ? b e r s c a n b e o f

d i f f e r e n t t y p e s o f


? b e r s , i n c l u d i n g

m e t a l


c a r b o n / g r a p h i t e ? b e r s , m e t a l ( n i c k e l )

c o a t e d p o l y m e r ? b e r s , s u c h a s PBO, a r a m i d , r a y o n o r n y l o n

? b e r s , o r n a t u r a l

?bers

such a s c e l l u l o s e o r s i l k . The

?bers

may l s o be

i n

t h e form of

f a b r i c

o r a

b r a i d ,

which may

be

woven f r o m m e t a l ( e . g . , n i c k e l ) - c o a t e d ? b e r s . I n a d d i t i o n ,

b r a i d e d

? b e r s m a y

t i l l b e e q u a l l y


a f t e r w e a v i n g

o r b r a i d i n g . The

c o n d u c t i v e ? b e r s m a y a l s o

come

i n s h e e t

f o r m

s

metal-coated

non-woven

carbon/

r a p h i t e o r

c e l l u l o s e

p a p e r s h e e t s .

[ 0 0 3 3 ] As i l l u s t r a t e d b y

F I G .

2 B , t h e c o n d u c t i v i t y

o f

t h e

c o m p o s i t e s t r u c t u r e 13A

m a y

a l s o be

p r o v i d e d

f o r o r

e n h a n c e d

by h e a d d i t i o n o f m e t a l ( n i c k e l ) n a n o s t r a n d s 1 5 , a

h i g h l y

b i f u r c a t e d n a n o s t r u c t u r e m e t a l ( n i c k e l )

p o w d e r ,

t o t h e

p o l y m e r r e s i n

m a t r i x o f h e c o m p o s i t e s t r u c t u r e .

Nano t r a n d s

can be added

t o

t h e r e s i n m a t r i x p r i o r t o t h e u n i d i r e c t i o n a l

s t r u c t u r a l

? b e r

b e i n g

p r e - i m p re g n a t e d w i t h t h e

r e s i n .

[ 0 0 3 4 ] N a n o s t r a n d s

a r e

s u b - m i c r o n

p a r t i c u l a t e s

o f m e t a l

c o m p r i s e d o f

a h i g h - a s p e c t r a t i o b r a n c h i n g t h r e e

d i m e n s i o n a l

n e t w o r k .

The

m e t a l l i c n a n o s t r a n d s may have an a v e r a g e

d i a m e t e r under a b o u t f o u r microns and an a v e r a g e a s p e c t

r a t i o ( l e n g t h - t o - d i a m e t e r r a t i o ) o f a b o u t t e n - t o - o n e

o r

g r e a t e r .

8/10/2019 Us 20140091982

11/14

US 2014/0091982

A1

T h e e t a l l i c

n a n o s t r a n d s

m a y be

c o n s t r u c t e d

of

m e t a l such

a s

n i c k e l o r

i r o n . The nano t r a n d s may l s o provide d d i t i o n a l

m e c h a n i c a l

s t r e n g t h

a n d / o r

t h e r m a l c o n d u c t i v i t y .

[ 0 0 3 5 ] The e t a l l i c

nano t r a n d s

may ave random r i e n

t a t i o n s o

t h a t

t h e

e l e c t r i c a l

c o n d u c t i v i t y

o f

t h e

c o m p o s i t e

m a t e r i a l i s s u b s t a n t i a l l y t h e

s ame n

a l l

d i r e c t i o n s . The

e t a l

l i c n a n o s t r a n d s c r o s s each o t h e r

t o

p r o v i d e m a n y c u r r e n t

p a t h w a y s . I f d e s i r e d , n a n o s t r a n d s w i t h

a

c o m p a r a t i v e l y h i g h

d e g r e e

o f

b r a n c h i n g

m a y b e

u s e d t o e n h a n c e

t h e

e l e c t r i c a l

c o n d u c t i v i t y o f h e c o m p o s i t e m a t e r i a l .

[ 0 0 3 6 ] M e t a l l i c n a n o s t r a n d s a r e d i s c l o s e d

i n US. a t . N o s .

7 , 9 3 5 , 4 1 5 , 7 , 9 4 7 , 7 7 3 ,

a n d

8 , 3 6 1 , 6 0 8 ,

h e r e b y i n c o r p o r a t e d b y

r e f e r e n c e i n t o t h e p r e s e n t

a p p l i c a t i o n .

[ 0 0 3 7 ] T h e m e t a l



? b e r s ,

m e t a l


non-woven

s h e e t s ,

a n d m e t a l

c o a t e d

( n i c k e l ) n a n o s t r a n d s

can

e

used

n d i v i d u a l l y o r i n combina

t i o n w i t h e a c h

o t h e r t o

a f f e c t t h e s t r e n g t h a n d


o f

t h e a n t e n n a .

M o r e o v e r ,

t h e c o n d u c t i v i t y

can

b e

c o n t r o l l e d

l e n g t h w i s e down h e a n t e n n a ( a l o n g t h e

a x i s

o r l e n g t h o f t h e

? b e r s ) , c i r c u m f e r e n t i a l l y

a r o u n d

t h e

a n t e n n a ( f r o m

? b e r

t o

? b e r ) , i n

b o t h

d i r e c t i o n s ,

o r

r a d i a l l y t h r o u g h

t h e w a l l

o f

t h e

antenna.

[ 0 0 3 8 ] E a c h

m a t e r i a l ,

o n c e s e l e c t e d ,

i s p r e - i m p r e g n a t e d

w i t h

a polymer

r e s i n

m a t r i x .

F I G . A l l u s t r a t e s

s c h e m a t i

c a l l y

u n i d i r e c t i o n a l m e t a l - c o a t e d

s t r u c t u r a l

? b e r s

1 0

w i t h i n a

p r e - i m p r e g n a t e d p o l y m e r

r e s i n

m a t r i x 1 4 ,

s h o w n

s c h e m a t i

c a l l y a s

a re c t a n g u l a r

e n v e l o p e

s u r r o u n d i n g t h e

m e t a l

c o a t e d

? b e r s

1 0 .

[ 0 0 3 9 ]

As

s h o w n b y F I G . 3 , nonwoven m e t a l ( n i c k e l )

c o a t e d s t r u c t u r a l s h e e t s

( e . g . ,

c a r b o n / r a p h i t e ) s h e e t s

1 6

composed

o f

c h o p p e d s t r a n d s

o f

s t r u c t u r a l

? b e r s 1 8 c o a t e d

w i t h a m e t a l ( n i c k e l ) ,

m a y

a l s o be p r e - i m p re g n a t e d w i t h a

p o l y m e r e s i n m a t r i x 2 0 ( s c h e m a t i c a l l y s h o w n ) . T h e ? b e r s

1 8

c o m p r i s i n g

t h e non-woven

s h e e t s 1 6

m a y e i t h e r be c o a t e d

w i t h

m e t a l

( n i c k e l ) p r i o r t o b e i n g c h o p p e d

a n d

l a i d u p i n t o

s h e e t s 1 6 o r

m a y be

c o a t e d

a f t e r

t h e ? b e r s 1 8

have

been

assembled i n t o

s h e e t s

1 6 .

[ 0 0 4 0 ]

As

u b u l a r s t r u c t u r es t y p i c a l l y r e q u i r e a

s c r i m

o

add

hoop s t r e n g t h ,

one

o p t i o n i s t o u s e a m e t a l ( n i c k e l ) - c o a t e d

?ber

scrim a s a m u l t i f u n c t i o n a l i n t e r l a m i n a r c o n d u c t o r .

A

s c r i m

m a y

c o n s i s t o f

a l a y e r

o f u n i d i r e c t i o n a l

o r o t h e r w i s e

a r r a n g e d

s t r u c t u r a l / r e i n f o r c i n g ? b e r s

t h a t

a r e w r a p p e d

around h e c i r c u m f e r e n c e of h e t u b u l a r

s t r u c t u r e .

S i m i l a r t o

t h e

m e t a l

( n i c k e l ) c o a t e d ? b e r , t h e

m e t a l

( n i c k e l ) c h e m i c a l

v a p o r d e p o s i t i o n c o a t i n g

l e v e l

a n d

r e s u l t i n g


t h e

s c r i m

can be

designed over

a

range

of

t h r e e o r d e r s

of

m a g n i t u d e

o r s u r f a c e r e s i s t i v i t y .

[ 0 0 4 1 ] N o r m a l l y ,

a

s c r i m i s made o f i n s u l a t i n g g l s s 3 2

a r r a n g e d

i n a c r i s s - c r o s s m a t r i x ,

s u c h a s s c r i m 3 0 , a s s c h e

m a t i c a l l y i l l u s t r a t e d

i n

F I G .

4 .

H o w e v e r ,

i f a

m e t a l

( n i c k e l )

c o a t e d s c r i m

i s

used f o r

mechanical p u r p o s e s , t h e n

an

a d d i

t i o n a l l e v e l

o f m u l t i f u n c t i o n a l i t y

i s a c h i e v e d b y p e r m i t t i n g

c o n d u c t i v i t y a x i a l l y , r a d i a l l y ,

a n d c i r c u m f e r e n t i a l l y t h r o u g h

o u t

t h e c o m p o s i t e . F u r t h e r m o r e , t h e u s e o f a

g l a s s

s c r i m

t y p i c a l l y

c a u s e s t h e

i n s i d e o f

t h e t u b e

t o be

n o n c o n d u c t i v e .

But f a c o n d u c t i v e m e t a l


s c r i m i s u s e d , con

d u c t i v i t y

m a y

b e

a c h i e v e d t h r o u g h o u t t h e e n t i r e w a l l s t r u c

t u r e .

T h i s p r o p e rt y e n h a n c e s

t h e


o f t h e

t u b e

and

i t

m a k e s

t

s o

t h a t

t u b u l a r

s e c t i o n s

may e

n s e r t e d

o r s t a c k e d

e n d - t o - e n d

w i t h

i t t l e l o s s i n

e l e c t r i c a l

c o n t i n u i t y ,

much i k e

a

c o l l a p s i b l e

a n t e n n a .

[ 0 0 4 2 ] The y p i c a l volume

e s i s t i v i t y

o f

t h e

a n t e n n a

c a n

b e

d e s i g n e d

f r o m

b e i n g a p p r o x i m a t e l y

f u l l y d i e l e c t r i c

( a b o u t

1 0 e 1 0 ohm-cm) o h a v i n g a r e s i s t i v i t y a p p r o a c h i n g t h a t

o f

A p r .

3 ,

2 0 1 4

h i g h l y c o n d u c t i v e

m e t a l ( a b o u t

1 0 e 4

t o 1 0 e 5

o h m - c m ) .

The e s i r e d l e v e l o f e l e c t r i c o r e l e c t r o m a g n e t i c c o n d u c t i v i t y

c a n

be d e s i g n e d

i n t o t h e

a n t e n n a

by t h e r e l a t i v e amount o f

m e t a l ( n i c k e l )

u t i l i z e d

i n t h e u n i d i r e c t i o n a l

s t r u c t u r a l

( c a r

b o n /

r a p h i t e ) ? b e r s ,

n o n - w o v e n

s t r u c t u r a l

( c a r b o n /

r a p h i t e )

? b e r

s h e e t s , o r m e t a l ( n i c k e l ) n a n o s t r a n d s .

[ 0 0 4 3 ]

The b i l i t y t o v a r y

t h e c o n d u c t i v i t y o f h e c o m p o s i t e

a n t e n n a b y c h o o s i n g t h e a p p r o p r i a t e

l e v e l o f m e t a l

( n i c k e l ) o n

t h e

needed b e r s a n d /

r

s c r i m s

a n a d v a n t a g e p r o v i d e d by h e

p r e s e n t

i n v e n t i o n . I t

i s a v a s t improvement

v e r

t h e h i s t o r i c a l

u s e

of 40

i c k e l - c o a t e d

carbon ?ber used a l o n e . W her e a s

t h e

p r i o r m e t h o d s o f

f o r m i n g a n t e n n a s f r o m n i c k e l - c o a t e d

? b e r methods t i l l r e q u i r e d

t h e a d d i t i o n

o f

m e t a l l i c

t r e a t m e n t

i n o r d e r

f o r t h e

a n t e n n a

t o o p e r a t e

s a t i s f a c t o r i l y ,

t h e

s u i t e o f

m a t e r i a l s d i s c l o s e d

above

can

be used

l o n e o r i n c o n j u n c t i o n

w i t h e a c h

o t h e r

t o c r e a t e

a n t e n n as e n g i n e e r e d

based upon

d e s i r e d

m e c h a n i c a l a n d e l e c t r i c a l p r o p e r t i e s .

[ 0 0 4 4 ] The s t r u c t u r a l ( c a r b o n / g r a t h e

? b e r )

a n t e n n a 4 0

c a n

b e c o n s t r u c t e d b y w r a p p i n g t h e m e t a l ( n i c k e l ) - c o a t e d

s t r u c t u r a l

( c a r b o n / r a p h i t e )

? b e r

m a t r i x

4 2

o r

m e t a l

( n i c k e l )

coated

non-woven

s t r u c t u r a l (carbon/grathe)

s h e e t s

o n

a

m a n d r e l

4 7 . I n t h i s r e g a rd , s e e

F I G . 6 ,

t h e u n i d i r e c t i o n a l

s t r u c t u r a l o r r e i n f o r c i n g ( c a r b o n / g r a p h i t e ) ? b e r s o r non-wo

ven

t r u c t u r a l

? b e r s

( c a r b o n /

r a p h i t e )

a r r a n g e d i n

s h e e t s a r e

p r e v i o u s l y c o a t e d

w i t h

a d e s i r e d

r e l a t i v e

amount o f m e t a l

( n i c k e l )

and a l s o i n c l u d e a n a p p r o p r i a t e r e s i n . I n a d d i t i o n , a

s c r i m 4 4 m a y b e u t i l i z e d c o n s i s t i n g o f s t r u c t u r a l ( c a r b o n /

g r a p h i t e ) ? b e r s e x t e n d i n g t r a n s v e r s e l y t o t h e l o n g i t u d i n a l

m e t a l ( n i c k e l ) - c o a t e d s t r u c t u r a l ( c a r b o n ? b e r s ) o r o t h e

? b e r s

o f t h e

m e t a l

( n i c k e l ) - c o a t e d non-woven s h e e t s o f s t r u c t u r a l

? b e r s . The c r i m g i v e s t h e

a n t e n n a

hoop t r e n g t h t o r e s i s t t h e

b r e a k i n g o f t h e a n t e n n a a s i t i s b e n t

u n d e r l o a d .

I n t h i s s i t u a

t i o n , t h e s c r i m h e l p s m a i n t a i n t h e

c i r c u l a r s h a p e o f

t h e

a n t e n n a u n d e r b e n d i n g l o a d . The c o n d u c t i v e s c r i m

a l s o

p r o

v i d e s

f o r

c o n d u c t i v i t y t r a n s v e r s e l y

t h r o u g h o u t

h e

c o m p o s i t e .

[ 0 0 4 5 ] F I G S . 5A-C l l u s t r a t e some p o s s i b l e v a r i a t i o n s o f

t h e

a n t e n n a

l a y - u p s t r u c t u r e . The o m p o s i t e s t r u c t u r e o f

F I G .

5A s c o m p r i s e d o f a y e r s 4 8 o f



c o a t e d s t r u c t u r a l

( c a r b o n / r a p h it e )

? b e r s

5 0 .

Such

b e r s

r u n

l o n g i t u d i n a l l y

t o t h e a n t e n n a s t r u c t u r e f o r t h e

p r i m a r y s t r u c

t u r e o f

t h e c o m p o s i t e .

A c r i m 5 2

l a y e r

c o m p r i s e d o f

u n i d i

r e c t i o n a l

m e t a l ( n i c k e l ) - c o a t e d s t r u c t u r a l

( c a r b o n / g r a t h e )

? b e r s 5 4

i s

t h e n p l a c e d p e r p e n d i c u l a r t o t h e

l o n g i t u d i n a l

u n i d i r e c t i o n a l c o m p o s i t e

l a y e r s 4 8 . S c r i m

l a y e r

5 2

p r o v i d e s

b o t h

i n c r e a s e d


a n d

h o o p

s t r e n g t h o

t h e compos

i t e

s t r u c t u r e .

[ 0 0 4 6 ]

The c o m p o s i t e s t r u c t u r e 6 0 o f 5B s c o m p r i s e d o f

u n i l a t e r a l m e t a l ( n i c k e l ) - c o a t e d s t r u c t u r a l

( c a r b o n / g r a t h e )

? b e r s

6 2

i n

c o m b i n a t i o n

w i t h m e t a l ( n i c k e l ) - c o a t e d

non

woven h e e t s 6 4 . L a y e r s 6 6 o f u n i d i r e c t i o n a l m e t a l ( n i c k e l )

c o a t e d


( c a r b o n /

r a p h i t e )

? b e r s

r u n

l o n

g i t u d i n a l l y

t o

t h e

a n t e n n a s t r u c t u r e f o r

t h e p r i m a r y

s t r u c t u r e

o f t h e c o m p o s i t e . A s c r i m l a y e r 6 4 c o m p r i s e d o f m e t a l

( n i c k e l ) - c o a t e d non-woven s h e e t s i s t h e n

l a i d on

t o p

of

h e


? b e r

s t r u c t u r e . T h i s l a y e r p r o v i d e s i n c r e a s e d

c o n d u c t i v i t y w i t h

h o o p

s t r e n g t h f o r t h e

c o m p o s i t e s t r u c t u r e .

[ 0 0 4 7 ] The c o m p o s i t e

s t r u c t u r e 7 0

o f 5C s

c o m p r i s e d

o f

u n i d i r e c t i o n a l m e t a l


s t r u c t u r a l ( c a r b o n /

g r a p h i t e ) ? b e r s 7 2 i n

a

l a y e r

7 3 . Such

b e r s r u n l o n g i t u d i n a l l y

t o t h e a n t e n n a s t r u c t u r e f o r t h e primary s t r u c t u r e of h e com

p o s i t e .

A c r i m

l a y e r 7 4 c o m p r i s e d

o f

i n s u l a t e d g l a s s 7 6

i s

t h e n

l a i d on

t o p

of

h e

u n i d i r e c t i o n a l ?ber

s t r u c t u r e .

As p r e

v i o u s l y

m e n t i o n e d ,

t h i s

more r a d i t i o n a l g l a s s

s c r i m

m a y b e

c o a t e d w i t h n i c k e l

f o r i n c r e a s e d c o n d u c t i v i t y .

8/10/2019 Us 20140091982

12/14

US 2014/0091982

A1

[ 0 0 4 8 ]

As shown

i n

F I G . 6 A , a combined u n i d i r e c t i o n a l

m e t a l ( n i c k e l ) - c o a t e d s t r u c t u r a l ( c a r b o n / r a p h i t e ) ? b e r s 4 6 o r

m e t a l ( n i c k e l ) - c o a t e d non-woven s t r u c t u r a l ? b e r ( c a r b o n /

g r a p h i t e ) s h e e t s w i t h t h e c o r r e s p o n d i n g

s c r i m

4 4 o f u n i d i r e c

t i o n a l

m e t a l


s t r u c t u r a l

? b e r s e x t e n d i n g

t r a n s

v e r s e l y t o ? b e r s 4 6 , and

r e s i n a r e

t i g h t l y wrapped o v e r a

m a n d r e l

4 7 . C e l l o p h a n e t a p e

( n o t

s h o w n ) i s

t h e n t i g h t l y

w r a p p e d o v e r t h e m e t a l


s t r u c t u r a l ( c a r b o n /

g r a p h i t e ) ? b e r s

o r m e t a l ( n i c k e l ) - c o a t e d wo ven s t r u c t u r a l

( c a r b o n / r a p h i t e ) s h e e t s . T h e r e a f t e r ,

t h e

w r a p p e d m a n d r e l

4 7

i s baked a t

an

a p p r o p r i a t e t e m p e r a t u r e f o r

an

a p p r o p r i a t e

l e n g t h

of

i m e

s o a s t o a c t i v a t e t h e

r e s i n

t h a t b i n d s t h e

m e t a l


c a r b o n /

r a p h i t e ? b e r s o r m e t a l ( n i c k e l )

c o a t e d non-woven s h e e t s and s c r i m t o g e t h e r

i n

a

t u b u l a r

s t r u c t u r e . D u r i n g t h e b a k i n g

p r o c e s s ,

t h e

r e s i n

l i q u e ? e s

a n d

p e n e t r a t e s t h r o u g h t h e g r a p h i t e ? b e r s a n d

s c r i m .

[ 0 0 4 9 ]

A f t e r

b a k i n g , t h e m a n d r e l

i s

removed from h e oven

a n d c o o l e d . Upon o o l i n g , t h e f o r m e d t u b u l a r

a n t e n n a

4 0 i s

removed f r o m t h e

m a n d r e l

4 7 , a f t e r which t h e c e l l o p h a n e

w r a p p i n g 4 8 i s r e m o v e d .

T h e r e a f t e r ,

t h e

r e s u l t i n g

t u b u l a r

s h a p e d

a n t e n n a

m a y

be

s a n d e d

t o remove any r i d g e s

c a u s e d

by h e c e l l o p h a n e .

A f t e r

s a n d i n g ,

a n

o p t i o n a l c o l o r e d o r

c l e a r

? n i s h c o a t m a y

be

s p r a y e d o n t o o r o t h e r w i s e a p p l i e d t o t h e

a n t e n n a .

Such

c o a t i n g s h o u l d

n o t

be

a p p l i e d

t o a r e a s

where

c o n t i n u e d

s u r f a c e r e s i s t i v i t y

i s d e s i r e d . Once

h e

a n t e n n a

h a s

been s u f ? c i e n t l y

s a n d e d

o r t h e d e s i r e d c o a t i n g

i s

a p p l i e d , a

c o n n e c t o r

( n o t s h o w n ) i s

? t t e d t o t h e

p r o x i m a l e n d o f

t h e

a n t e n n a 4 0 . The o n n e c t o r can

be

a p p l i e d u s i n g a n a n o s t r a n d

b e a r i n g a d h e s i v e i n o r d e r t o a c h i e v e s u ? i c i e n t e l e c t r i c a l

con

t i n u i t y .

[ 0 0 5 0 ]

FIG. 6B i l l u s t r a t e s a l a y u p of

an a n t e n n a c o n s t r u c

t i o n s i m i l a r t o t h a t

shown

n F I G . 6A. I n

t h i s

r e g a r d , a s shown

i n

F I G . 6 B , m e t a l ( n i c k e l ) - c o a t e d c a r b o n / r a p h i t e p a t t e m ( s )

4 0 i s

t i g h t l y wrapped v e r a

m a n d r e l

4 7 . H o w e v e r ,

i n p l a c e

o f

t h e

s c r i m

l a y e r 4 4 shown i n

F I G .

6A

composed

o f

u n i d i r e c

t i o n a l ,

m e t a l - c o a t e d c a r b o n / r a p h i t e

? b e r s

( e x t e n d i n g t r a n s

v e r s e l y t o t h e

? b e r s

o f p a t t e r n

7 0 ) ,

i n

F I G .

6 B , t h e s e c o n d

o r

s c r i m

l a y e r 4 5

m a y e

a l a y e r o f p r e - i m p r e g n a t e d non-woven

m e t a l


s h e e t

m a t e r i a l

s i m i l a r t o t h a t shown n

F I G . 3

a b o v e .

A l t e r n a t i v e l y , t h e

s e c o n d

o r

s c r i m l a y e r

4 5

i n

F I G .

6B

m a y b e composed o f

a


i n s u l a t e d

g l a s s s c r i m s i m i l a r

t o

t h a t shown i n

F I G .

4 a b o v e . I n o t h e r

w o r d s ,

t h e

s e c o n d

o r

s c r i m

l a y e r 45 c a n b e composed o f

t h e

c o m p o s i t e

s t r u c t u r e s shown n F I G .

5B

above

r

shown n

S C ,

r e s p e c t i v e l y , a b o v e .

[ 0 0 5 1 ]

A n o t h e r

s o l u t i o n

t o

o b t a i n i n g d e s i r e d m e c h a n i c a l

and e l e c t r i c a l c h a r a c t e r i s t i c s o f

t h e

a n t e n n a i s

t h r o u g h

t h e

p r i m a r y

u s e o f m e t a l ( n i c k e l ) - c o a t e d m a t e r i a l s

i n

combina

t i o n with u n i d i r e c t i o n a l ?bers o r

non-woven s h e e t s

without


c o a t i n g .

Such a n t e n n a s would t h e n h a v e t h e

a d d i t i o n o f a m e t a l ( n i c k e l ) - c o a t e d s c r i m . T h i s a l o n e

m a y

r e s u l t i n

s u f ? c i e n t c o n d u c t i v i t y

a t

t h e

i n t e r i o r

and e x t e r i o r

s u r f a c e s

o f

t h e a n t e n n a . I n

t h i s

r e g a r d , t h e s c r i m

c a n b e i n

t h e

f o r m

o f a n ov erw rap

or

s p i r a l

w r ap

o v e r o r within t h e non

c o a t e d s t r u c t u r a l (carbon/grathe)

? b e r s

o r non-woven

s t r u c t u r a l ( c a r b o n / g r a t h e ) s h e e t s . T h i s m a y b e

a p p l i e d

while h e non-coated t r u c t u r a l ?bers r

non-woven

t r u c t u r a l

s h e e t s a r e being r o l l e d onto a mandrel

or a f t e r .

T h e use of

c o n d u c t i v e

s c r i m r e s u l t s i n a l o w - c o s t method f c o n s t r u c t i o n

f o r

a n antenna

e l a t i v e t o

i f

t h e e n t i r e

antenna

were

comprised

o f

m e t a l ( n i c k e l ) - c o a t e d s t r u c t u r a l ( c a r b o n / r a p h i t e ) ? b e r s o r

n on - w o v en

s t r u c t u r a l

s h e e t s .

[ 0 0 5 2 ]

I f

i n c r e a s e d c o n d u c t i v i t y

i n t h e

a n t e n n a

i s

d e s i r e d

t r a n s v e r s e l y

t o

t h e l o n g i t u d i n a l l y

d i s p o s e d s t r u c t u r a l

( c a r b o n )

A p r .

3 ,

2 0 1 4

? b e r s , m e t a l ( n i c k e l ) n a n o s t r a n d s m a y

b e

u t i l i z e d ,

a s

shown

i n F I G . 2 B ,

t h e r e b y c a u s i n g

t h e

c o m p o s i t e

t o b e

more

c o n

d u c t i v e

i n t h e t r a n s v e r s e d i r e c t i o n

o f

t h e

a n t e n n a .

Metal

( n i c k e l ) n a n o s t r a n d s m a y b e

u t i l i z e d

i n a n t e n n a s made o f

m e t a l


s t r u c t u r a l

( c a r b o n /

r a p h i t e )

? b e r ,

n o n

woven

c a r b o n /

r a p h i t e ) s t r u c t u r a l ? b e r s h e e t s , and

o f

non

c o a t e d


s t r u c t u r a l

( c a r b o n / r a p h i t e ) ? b e r s .

[ 0 0 5 3 ] An a n t e n n a 8 0

a c c o r d i n g

t o t h e a b o v e

d e s c r i b e d

c o n s t r u c t i o n s

r e s u l t s

i n

a

l i g h t w e i g h t s t r u c t u r e which

m a y

i n c l u d e a p l u r a l i t y of a n t e n n a s e c t i o n s

8 2 ,

84 t h a t can

be

assembled f o r u s e , s i m i l a r

t o

t h e m ann er i n which a

?shing

r o d i s a s s e m b l e d from p l u r a l i t y o f r o d s e g m e n t s . The e s u l t

i n g c o m p o s i t e

a n t e n n a

c o u l d n o t o n l y

b e

c o l l a p s e d o r

d i s a s

sembled n t o a compact o n ? g u r a t i o n wh en

o t

i n u s e , b u t i s

a l s o l i g h t w e i g h t , r e l a t i v e l y s t i f f ,

a n d

e x h i b i t s i g n i ? c a n t

s t r e n g t h w h i l e

i n

u s e t h e r e b y p e r f o r mi n g b o t h m e c h a n i c a l l y

and e l e c t r i c a l l y

i n

s u b s t a n t i a l l y

t h e manner

o f

a m e t a l l i c

a n t e n n a . As i l l u s t r a t e d by F I G .

7 ,

due t o

t h e

i n c r e a s e d con

d u c t i v i t y o f

t h e e n t i r e

s t r u c t u r e , c o n d u c t i v i t y a t

t h e

s e a m s o f

a d j o i n i n g s e g m e n t s

w i l l

b e

c o m p a r a b l e

t o

t h a t

o f

t h e

t o t a l

antenna s t r u c t u r e .

[ 0 0 5 4 ] A

u r t h e r

embodiment o f t h e p r e s e n t d i s c l o s u r e i s

t h e

a b i l i t y

t o i n c r e a s e a n d c o n t r o l t h e a v a i l a b l e

e l e c t r o m a g

n e t i c

s u r f a c e a r e a a s a f u n c t i o n of k i n d e p t h and f r e q u e n c y .

For

n s t a n c e , a one i l l i m e t e r diameter

metal

tube h a t i s one

meter l o n g h a s

an a v a i l a b l e

c o n d u c t i v e s u r f a c e a r e a of

1 . 4

cm q . An ntenna m a d e

from

c o n d u c t i v e composite u b e of

t h i s

s i z e w i l l

h a v e

a p p r o x i m a t e l y 2 4 , 0 0 0 i n d i v i d u a l l y c o a t e d

? b e r s , e a c h 7 m i c r o n s i n d i a m e t e r , t h u s g i v i n g

t h e

c o m p o s i t e

s t r u c t u r e

a

metal

s u r f a c e a r e a

of 5275 cm q .

This

increased

s u r f a c e a r e a f a c i l i t a t e s h i g h e r c o n d u c t i v i t y

t h r o u g h o u t

t h e

c o m p o s i t e

s t r u c t u r e .

[ 0 0 5 5 ] The f o l l o w i n g a r e e x a m p l e s t h a t i l l u s t r a t e

a

s m a l l

s a m p l e o f

h a t

m a y e a c h i e v e d when

a r y i n g t h e c o n d u c t i v e

m a t e r i a ls a r e

added o

t h e

antenna

composite

s t r u c t u r e .

EXAMPLES

[ 0 0 5 6 ] l . A u b u l a r

monopole

40 MHz

n t e n n a wa s

con

s t r u c t e d

o f i c k e l - c o a t e d c a r b o n / r a p h i t e ? b e r s w i t h a l i g h t e r

n i c k e l

c o a t i n g (25

n i c k e l by w e i g h t ) .

The a n t e n n a was

a

t a p e r e d

c o m p o s i t e ,

3 / 8 d i a m e t e r

a t

t h e b a s e

a n d

1 / 4 d i a m e t e r

a t

t h e t i p , and s

one

e t e r

l o n g , w i t h

a

g l a s s

s c r i m

t o

p r o v i d e

m e c h a n i c a l

s u p p o r t .

When

compared

o

an a n t e n n a

m ade of

a l u m i n u m , t h e c o m p o s i t e a n t e n n a

h a d

a n

i m p r o v e d

v o l t a g e

s t a n d i n g wa ve

r a d i o

(VSWR), b r o a d e r

b a n d w i d t h

r e s p o n s e ,

a n d

was l i g h t e r

a n d

s t r o n g e r .

[ 0 0 5 7 ]

2 .

A

o n d u c t i v e c o m p o s i t e

a n t e n n a

i s

made w i t h

4 0 n i c k e l

c o a t i n g a n d

a

c o n d u c t i v e c a r b o n/

r a p h i t e

? b e r

s c r i m .

T h i s

a n t e n n a

had

an i n c r e a s e d e l e c t r i c a l performance

o v e r

t h e

c o m p o s i t e

a n t e n n a

d e s c r i b e d i n example 1 .

[ 0 0 5 8 ]

3 .

A

i r e c t i o n a l y a g i a n t e n n a

was

c o n s t r u c t e d

by

r e p l a c i n g

t h e d i r e c t o r s and

r e ? e c t o r s

w i t h

c o n d u c t i v e c o m

p o s i t e s ,

a l o n g

w i t h a c o m p o s i t e

bo o m

e c t i o n . T h i s

a n t e n n a

e x h i b i t e d e q u a l

p e r f o r m a n c e

t o i t s

m e t a l

c o u n t e r p a r t , b u t t h e

e l e m e n t s / b o o m a s s e m b l y weighed

o n l y 16

a s much s t h e

w e i g h t

o f

h e m e t a l

a s s e m b l y .

[ 0 0 5 9 ]

4 .

A onopole o f

c o n d u c t i v e c o m p o s i t e was ? e l d

t e s t e d compared o

an

aluminum n t e n n a

of

i m i l a r g e o m e t r y .

The o n d u c t i v e c o m p o s i t e a n t e n na e x h i b i t e d s e n d and

e c e i v e

g a i n e q u a l t o t h e aluminum

a n t e n n a

a t a b o u t 3 p e r c e n t o f t h e

w e i g h t ,

a n d

a b o u t t h r e e

t i m e s

s t i f f e r .

[ 0 0 6 0 ]

T h e f o r e g o i n g a r e d e s c r i p t i o n s o f r e f e r r e d e m b o d i

m e n t s

w h i c h

a r e g i v e n h e r e

by

way

o f

e x a m p l e o n l y . The

p r e s e n t i n v e n t i o n

i s n o t

t o be

t a k e n a s l i m i t e d

t o

any of h e

8/10/2019 Us 20140091982

13/14

US 2014/0091982

A1

s p e c i ? c f e a t u r e s a s d e s c r i b e d , b u t c o m p r e h e n d s a l l s u c h

v a r i a t i o n s

t h e r e o f

come

w i t h i n t h e s c o p e o f t h e

appended

c l a i m s .

[ 0 0 6 1 ]

W h i l e t h e

p r e f e r r e d embodiment o f

t h e

i n v e n t i o n

h a s

b e e n

i l l u s t r a t e d

a n d

d e s c r i b e d , i t w i l l

b e

a p p r e c i a t e d

t h a t

v a r i o u s c h a n g e s

c a n

b e made

h e r e i n w i t h o u t

d e p a r t i n g

f r o m

t h e

s p i r i t

and

s c o p e

o f t h e i n v e n t i o n .

We

l a i m :

1 . A

a d i o

f r e q u e n c y

a n t e n n a ,

c o m p r i s i n g :

a ? e x i b l e , e l o n g a t e d

s h a f t c o m p o s e d o f


? b e r s

e i t h e r o r i e n t e d u n i d i r e ct i o n a l ly l o n g i t u d i n a l l y o f t h e

s h a f t ,

o r a n g u l a r l y

t o

t h e

s h a f t ,

o r composed

o f

non

w ov e n

e i n f o r c i n g ? b e r s d i s p o s e d i n one o r m o r e a y e r s

a l o n g

t h e

s h a f t ;

s a i d u n i d i r e c t i o n a l


? b e r s

o r

s a i d non-woven

r e i n f o r c i n g ? b e r s

c o a t e d w i t h

a

c o n d u c t i v e m e t a l

a p p l i e d b y

c h e m i c a l

v a p o r d e p o s i t i o n ; a n d

s a i d c o n d u c t i v e m e t a l

c o m p r i s i n g

from b o u t 2 5 o 8 5

b y w e i g h t o f t h e

c o a t e d r e i n f o r c i n g

? b e r s .

2 .

The

a n t e n n a a c c o r d i n g

t o

c l a i m

1

b e i n g o f h o l l o w

con

s t r u c t i o n .

3 . The a n t e n n a

a c c o r d i n g

t o c l a i m 1

composed o f

s o l i d

construction

with

i t h e r a conductive or non-conductive o r e .

4 . The a n t e n n a a c c o r d i n g

t o

c l a i m 1 , wherein t h e c r o s s

s e c t i o n a l s h a p e

o f

t h e

a n t e n n a i s s e l e c t e d from

t h e

g r o u p

c o n s i s t i n g

o f c i r c u l a r , c y l i n d r i c a l , r o u n d , o v a l , e l l i p t i c a l , t r i

a n g u l a r , s q u a r e ,

p e n t a g o n a l , h e x a g o n a l ,

a n d o c t a g o n a l .

5 .

The a n t e n n a a c c o r d i n g

t o

c l a i m

1 , w h e r e i n t h e r e i n f o r c

i n g

? b e r s

a r e c o n t i n u o u s .

6 . The a n t e n n a a c c o r d i n g

t o

c l a i m 1 ,

w h e r e i n t h e

r e i n f o r c

i n g ? b e r s

a r e

d i s c o n t i n u o u s .

7 .

The a n t e n n a a c c o r d i n g

t o

c l a i m

1 , w h e r e i n t h e r e i n f o r c

i n g

? b e r s

a r e composed

o f

m a t e r i a l s e l e c t e d from t h e

g r o u p

c o n s i s t i n g o f

c a r b o n ,

s y n t h e t i c p o l y m e r s , a r a m i d n y l o n ,

r a y o n ,

a c r y l i c , c e l l u l o s e ,

s i l k ,

a n d

? b e r g l a s s .

8 . The

n t e n n a a c c o r d i n g

t o

c l a i m

1 , w h e r e i n s a i d r e i n f o r c

i n g ? b e r s a r e

of

d i a m e t e r

w i t h i n t h e

r a n g e

of from 2-20 pm.

9 . The

a n t e n n a

a c c o r d i n g t o

c l a i m

1 ,

w h e r e i n t h e

c o n d u c

t i v e m e t a l a p p l i e d o t h e r e i n f o r c i n g ? b e r s i s s e l e c t e d

f r o m

t h e

g r o u p c o n s i s t i n g o f i c k e l ,

a l u m i n u m ,

c o p p e r ,

a n d

s i l v e r .

A p r .

3 ,

2 0 1 4

1 0 . The

a n t e n n a a c c o r d i n g t o c l a i m

1 , w h e r e i n t h e

m e t a l

c o a t e d c o n d u c t i v e


? b e r s a r e

o r i e n t e d

p a r a l l e l

t o

e a c h

o t h e r

a n d e x t e n d l o n g i t u d i n a l l y a l o n g t h e

a n t e n n a .

1 1 . The

a n t e n n a a c c o r d i n g t o c l a i m

1 , w h e r e i n t h e

m e t a l

c o a t e d c o n d u c t i v e


? b e r s

a r e

a r r a n g e d

i n

a

we a v e

o r a braid.

1 2 .

The a n t e n n a a c c o r d i n g t o c l a i m

1 1 , w h e r e i n t h e

r e i n

f o r c i n g ? b e r s a r e c o a t e d w i t h a c o n d u c t i v e m e t a l , e i t h e r

b e f o r e weaving o r b r a i d i n g , o r a f t e r weaving o r b r a i d i n g .

1 3 . The


t o

c l a i m

1 , f u r t h e r c o m p r i s i n g a

s c r i m c o m p o s e d o f u n i d i r e c t i o n a l l y o r i e n t e d r e i n f o r c i n g

? b e r s a r r a n g e d

i n a l a y e r f o r

a p p l y i n g aron

h e

a n t e n n a t o

i n c r e a s e t h e h o o p s t r e n g t h

o f

t h e a n t e n n a .

1 4 . The


t o

c l a i m

1 , f u r t h e r c o m p r i s i n g

a

s c r i m

c o m p o s e d

o f

n o n - o r i e n t e d r e i n f o r c i n g ? b e r s a r r a n g e d

i n a l a y e r f o r

a p p l y i n g

a r o u n d t h e a n t e n n a t o i n c r e a s e t h e hoop

s t r e n g t h o f t h e a n t e n n a .

1 5 .

The n t e n n a a c c o r d i n g t o c l a i m

1 4 , f u r t h e r c o m p r i s i n g

n a n o s t r a n d s

o f m e t a l added o

a

polymer

a t r i x

c o m p r i s i n g

a

component o f t h e s c r i m t o i n c r e a s e t h e

o v e r a l l

e l e c t r i c a l


t h e s c r i m .

1 6 . The


t o

c l a i m

1 , f u r t h e r c o m p r i s i n g a

s c r i m e x t e n d i n g

a r o u n d t h e a n t e n n a t o

p r o v i d e

h o o p s t r e n g t h

t o t h e a n t e n n a .

1 7 .



s c r i m s

n o n - c o n d u c t i v e , t h e r e b y t o p r o v i d e e l e c t r i c a l

i n s u l a t i o n

b e t w e e n t h e

l a y e r s

o f

r e i n f o r c i n g c o n d u c t i v e

? b e r s c o m p r i s

i n g

t h e a n t e n n a , t h u s r e s u l t i n g i n t h e l a y e r s o f t h e c o n d u c t i v e

r e i n f o r c i n g ? b e r s b e i n g more e f ? c i e nt c o n d u c t o r s .

1 8 .



s c r i m s

composed

o f

r e i n f o r c i n g ? b e r s

c o a t e d

w i t h a

c o n d u c t i v e

m e t a l .

1 9 . The

a n t e n n a a c c o r d i n g

t o

c l a i m

1 , w h e r e i n t h e b i n d i n g

r e s i n i s u t i l i z e d i n c o n j u n c t i o n w i t h t h e r e i n f o r ci n g ? b e r s ,

w h e r e i n s a i d b i n d i n g

r e s i n

m a y

b e

s e l e c t e d from t h e

g r o u p

c o n s i s t i n g o f a

t h e r r n o s e t

b i n d i n g r e s i n

and

a t h e r m o p l a s t i c

b i n d i n g

r e s i n .

2 0 .


1 9 , f u r t h e r c o m p r i s i n g

nano

t r a n d s o f conductive m e t a l , s a i d

nano

t r a n d s

added o

t h e p o l y m e r r e s i n , s a i d n a n o t r a n d s i n c r e a s i n g t h e

o v e r a l l

e l e c t r i c a l c o n d u c t i v i t y o f t h e a n t e n n a .

* * * * *

8/10/2019 Us 20140091982

14/14

US

20140091982A1

1 9 ) United

S t a t e s

1 2 ) Pa tent

Application

Publication 1 0 )

P u b .

N o . : US 2 0 1 4 / 0 0 9 1 9 8 2 A1

Hansen

t a l .

4 3 )

P u b .

D a t e : Apr.

3 , 2014

( 5 4 ) HIGHLY CONDUCTIVE FIBER P u b l i c a t i o n C l a s s i ? c a t i o n

REINFORCED

ANTENNAS

( 5 1 )

I n t .

C l .

( 7 1 )

A p p l i c a n t s z G e o r g e C .

H a n s e n ,

H e b e r

C i t y ,

UT

H 01Q

/ 3 6 ( 2 0 0 6 . 0 1 )

( U S ) ; Nathan D . H a n s e n , H e b e r C i t y ,

( 5 2 )

US, l ,

UT

U S ) ; Jon

5 -

B i a l ,

Woodland, WA CPC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

H01Q

/ 3 6

( 2 0 1 3 . 0 1 )

(US); Gary Loomis, Woodland,

WA

USPC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343/897

US

) ( 5 7 ) ABSTRACT

( 7 2 )

I n v e n t o r s : George C

H a n s e n H e b e r

C l t y

UT A

i g h l y

c o n d u c t i v e ? b e r r e i n f o r c e d

t u b u l a r

a n t e n n a

s

com

( U S ) ;

Nathan D

H a n s e n H e b e r

C l t y

p o s e d o f

m e t a l c o a t e d


? b e r s i n

a c o m p o s i t e

s t r u c

UT U s ) ; Jon

B l a l W O O d l a n d WA t u r e .

The c o n d u c t i v e ? b e r s

m a y

b e d i s p o s e d

i n a

t u b u l a r o r

( U s ) ; Gary

o o m l s W O O d l a n d WA

c y l i n d r i c a l

f a s h i o n u n i d i r e c t i o n a l l y

p a r a l l e l

t o o r a t a n

a n g l e

( U s ) t o

t h e a x i s

o f

t h e

t u b e

o r c y l i n d e r , t h u s

p r o v i d i n g m u l t i f u n c

t i o n a l p r o p e r t i e s o f s t r e n g t h a n d

c o n d u c t i v i t y . A l t e r n a t i v e l y ,

( 2 1 )

A p p l . N O . I

1 4 / 0 3 5 , 8 4 4 t h e c o n d u c t i v e ? b e r s

m a y

e

non-woven

n c o n ? g u r a t i o n a n d

disposed o n one r mor e wrapped a y e r s t o form h e a n t e n n a .

( 2 2 )

F i l e d ; s e p _

2 4 , 2 0 1 3 The

b e r r e i n f o r c e d

c o m p o s i t e s

d i s c l o s e d

a r e b o t h

i g h t e r

a n d

s t r o n g e r

t h a n

t h e i r

m e t a l

c o u n t e r p a r t s ,

W h i l e

t h e

h i g h l y

increa sed conductive

surface

a r ea in

the

com

osite

creates

R e l a t e d

U ' s ' A p p h c a t l o n

D a t a

e n h a n c e d e l e c t r i c a l o r e l e c t r o m a g n e t i c p e r f c l i j r m a n c e t h a n

( 6 0 ) P r o v i s i o n a l

a p p l i c a t i o n

N o .

6 1 / 7 0 5 , 0 5 9 ,

? l e d

on S e p . t u b u l a r o r c y l i n d r i c a l

a n t e n n a s

made o f

m e t a l

o r

n o n m e t a l

2 4 , 2 0 1 2 .

8 2

c o m p o s i t e s t r u c t u r e s .

8 4

Documents

Us 20140091982