°C至約70ppm/°C。典型的無機(jī)聚合物的CTE的范圍為約5ppm/°C至約300ppm/°C。典型的有機(jī)聚合物的CTE的范圍為約 15ppm/°C 至約 100ppm/°C。
[0023]涂覆的HTPMC襯底20A還包括導(dǎo)電的碳基屏障涂層26，該導(dǎo)電的碳基屏障涂層被施加到具有約10納米至約100000納米(或者0.01微米至100微米)的總厚度并具有約
0.1克/平方米至約20克/平方米的重量的一層或多層HTPMC襯底22的第一表面24上?？蛇x地，防腐蝕屏障28可被施加到碳基屏障涂層26的外表面27上，以保護(hù)碳基屏障涂層26免于可能物理地?fù)p壞碳基屏障涂層26的磨蝕、沖擊或者其他環(huán)境影響?？商娲?，碳基屏障涂層26可包括混合到碳基屏障涂層26中的防腐蝕成分。對于要求防腐蝕屏障28的應(yīng)用，涂覆的HTPMC襯底20A的最外層應(yīng)具有防腐蝕屏障性能。
[0024]優(yōu)選地，碳基屏障涂層26包括選自于由石墨烯、不定形碳、以及包括石墨烯和不定形碳的組合的混合物構(gòu)成的組的碳材料。石墨烯是二維延伸的碳原子的六邊形陣列(即，一個(gè)原子厚度的片狀材料)。石墨烯中的每個(gè)碳原子均通過共價(jià)鍵鍵合至三個(gè)其他碳原子，從而提供具有特別強(qiáng)度和導(dǎo)熱性的石墨烯片材。石墨烯片材可被分層并且通過稱為范德瓦耳斯鍵的靜電力共同保持各個(gè)片材之間的間隔。不定形碳是指不具有任何清晰形狀、形式或者晶體結(jié)構(gòu)的碳。當(dāng)包含碳的材料燃燒時(shí)，在沒有使材料完全燃燒的足夠氧氣的情況下，形成不定形碳。也被稱為燈黑、氣黑、槽法炭黑或者碳黑的黑煙用于制造墨水、涂料或者橡膠產(chǎn)品，并且可將其壓制成形以形成各種廣泛的產(chǎn)品，諸如，多數(shù)干電池的芯。
[0025]碳基屏障涂層26可能以熱、熔融、液態(tài)、體態(tài)、或者作為膜涂覆在HTPMC襯底22上?？梢允褂糜糜趯⒃搱D層施加在襯底上的任何已知應(yīng)用方法，這些方法包括噴濺法、旋轉(zhuǎn)涂覆法、泥漿沉積法、擠壓法、共固化法、二次粘合法、氣相沉積法、濺射沉積法、以及等離子噴涂法。共固化是指使復(fù)合材料層壓板在預(yù)定壓力和預(yù)定溫度下固化并且同時(shí)將固化的復(fù)合材料層壓板粘合至另一未固化的材料，從而實(shí)現(xiàn)固化結(jié)構(gòu)單一的效果。在相同過程中，所有的樹脂和粘合劑被固化。二次粘合通常與膜一起使用并且采用膜與襯底之間的粘合。
[0026]在應(yīng)用碳基屏障涂層26之前，使用以下示例性處理方法中的一種或者其他合適的處理方法來處理HTPMC襯底22的第一表面24，從而優(yōu)化與碳基屏障涂層26的結(jié)合反應(yīng)性(即，化學(xué)浸蝕)，以使HTPMC襯底22與碳基屏障涂層26化學(xué)兼容；使得第一表面24變?yōu)樗嵝曰蛘邏A性以增強(qiáng)反應(yīng)性；使第一表面24具有極性，以使得其帶電來改善反應(yīng)性；通過將反應(yīng)功能團(tuán)放置在表面上而使第一表面24功能化；物理地磨蝕第一表面24 ;氧化第一表面24 ;或者這些處理方法的組合，從而使HTPMC襯底22與碳基屏障涂層26之間的延展性和粘合的耐用性和有效性最大化。
[0027]可替代地，如共同持有的美國專利第8，778，498號(hào)中描述的，可以應(yīng)用諸如火焰噴涂金屬等的中間層，其全部內(nèi)容通過引證結(jié)合于此。優(yōu)選地，中間層是可在不產(chǎn)生應(yīng)力的情況下發(fā)生應(yīng)變的低模數(shù)材料。此外，可以制造非常薄的涂層，這樣使得其在不斷裂或者脫粘的情況下易于發(fā)生變形。因?yàn)楹穸葴p少導(dǎo)致所存在的對材料強(qiáng)度(并且由此控制材料脆度)進(jìn)行控制的裂縫減少，所以生產(chǎn)非常薄層的傳統(tǒng)易脆材料(例如，陶瓷)可產(chǎn)生非常有柔性的韌性材料。
[0028]可以使用能商購的各種形式的石墨烯來形成碳基屏障涂層26。例如，可以使用化學(xué)氣相沉積(CVD)來生產(chǎn)共固化或者二次粘合至HTPMC襯底22的石墨烯膜。CVD是用于生產(chǎn)高純度、高性能的固體材料的化學(xué)工藝。在生產(chǎn)薄膜的半導(dǎo)體行業(yè)中通常使用這種工藝。在典型的CVD中，晶片(襯底)暴露于一個(gè)或者多個(gè)易揮發(fā)的前驅(qū)體中，該前驅(qū)體在襯底表面上發(fā)生反應(yīng)和/或分解，以生產(chǎn)企期望的沉積物。通常，還產(chǎn)生易揮發(fā)的副產(chǎn)物，通過反應(yīng)室的氣流來除去該易揮發(fā)的副產(chǎn)物。微制造工藝廣泛使用CVD使材料以各種形式(包括:單晶體、多晶體、不定形、以及外延)沉積。這些材料包括:硅、碳纖維、碳納米纖維、碳氟化合物、燈絲、碳納米管、S12、硅鍺、鎢、碳化硅、氮化硅、氧氮化硅、氮化鈦、以及各種高k電介質(zhì)。
[0029]可替代地，HTPMC襯底22可具有金屬涂層，該金屬涂層具有沉積在其上的石墨烯氧化物的溶液，作為化學(xué)還原劑的金屬隨后將石墨烯氧化物轉(zhuǎn)化成化學(xué)轉(zhuǎn)換的石墨烯。或者，化學(xué)轉(zhuǎn)換的石墨烯可形成與HTPMC襯底22分離的膜或者片材，并且然后被共固化或者二次粘合至HTPMC襯底22。
[0030]在另一實(shí)施方式中，通過等離子沉積、離子束濺射、或者激光汽化可以使類金剛石碳直接沉積在HTPMC襯底22的經(jīng)過處理的第一表面24上，之后，通過使用低能離子束進(jìn)行處理，使類金剛石碳轉(zhuǎn)換成石墨烯，例如，保加利亞科學(xué)院電子研究所的Tinchev，S.S.的“在低能量離子束改性下將類金剛石結(jié)晶成石墨稀(Crystallizat1n of Diamond-LikeCarbon to Graphene Under Low-Energy 1n Beam Modificat1n)，，中公開的。Tinchev使用氬離子來照射類金剛石膜的上方I納米處。可以使用等離子源離子注入或射頻等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積使類金剛石碳直接沉積在聚合襯底上。例如，在Stoica，A等人的“聚合物基底上的類金剛石的等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(Plasma Enhanced Chemical VaporDeposit1n of Diamond-like Carbon Coatings on Polymer Substrates)，，(WDS’09 的學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)論文，2009年，第III部分，第169頁至第174頁)和N.K.Cuong的“通過等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積而沉積在聚合物上的類金剛石膜(Diamond-like carbon films depositedon polymers by plasma-enhanced chemical vapor deposit1n)，，(表面和涂層技術(shù)，第174頁至第175頁(2003年)和第1024頁至第1028頁)中公開了這些方法的實(shí)施例。還可使用用于處理HTPMC表面的其他技術(shù)，諸如，由華盛頓西雅圖的Modumetal公司提供的用于生長的納米層壓結(jié)構(gòu)的制造技術(shù)。請參見www.modumetal.com/technology。
[0031]還可使用可商購的各種形式的不定形碳來形成碳基屏障涂層26。例如，使用離子束濺射、激光氣相、或者使用乙炔的等離子浸蝕離子注入沉積可以生產(chǎn)不定形碳膜，然后，可以將這些膜共固化或者二次粘合至HTPMC襯底22。通過低壓等離子沉積也可以將不定形碳直接施加在“活化的(activated，有源的)”襯底上。通常，已知用于將不定形碳或者類金剛石施加在HTPMC襯底上的低壓沉積方法，并且可以使用低壓沉積方法使碳層沉積在HTPMC襯底22上。隨后，可以將原位的碳層轉(zhuǎn)換成包含足夠的石墨烯含量，以用作足以形成碳基屏障涂層26的氧氣屏障。可以根據(jù)轉(zhuǎn)換的程度來調(diào)整或調(diào)節(jié)石墨烯與不定形碳的比例。例如，請參見上述引用的Tinchev文章。
[0032]一旦施加碳基屏障涂層26，則該碳基屏障涂層具有約O到約100個(gè)氣體滲透單位的滲透性，以提供氧氣和濕氣的有效屏障涂層。碳基屏障涂層26還具有充分接近HTPMC襯底22的第一 CTE的第二熱膨脹系數(shù)(CTE)，以允許共固化而不發(fā)生散裂、裂化、或者剝落。在優(yōu)選實(shí)施方式中，碳基屏障涂層26的第二 CTE小于HTPMC襯底22的第一 CTE的10倍?；谀?shù)和延長率，碳基屏障涂層26還具有良好的柔性，優(yōu)選地，在約5Gpa至約500Gpa的范圍內(nèi)。更優(yōu)選地，模數(shù)范圍在約5Gpa至約10Gpa之間。優(yōu)選地，延長率在1%至10%之間，更優(yōu)選地，在1%至5%之間。由于碳基屏障涂層26中的導(dǎo)電碳材料，所以碳基屏障涂層26具有擴(kuò)散熱量并使HTPMC襯底22的溫度降低的能力。
[0033]當(dāng)期望保護(hù)碳基屏障涂層通常在涉及高速氣流的應(yīng)用中免受物理物體的磨蝕或者沖擊時(shí)，將抗腐蝕屏障涂層28施加在碳基屏障涂層26上。不涉及高速氣流而涉及高溫的應(yīng)用(諸如，APU)不需要抗腐蝕屏障28?？墒褂蒙鲜鋈我环N類型的合適施加方法來施加抗腐蝕屏障28。合適的抗腐蝕屏障28的實(shí)施例包括施加在碳基屏障涂層26的外表面27上的陶瓷基或金屬基涂層，諸如，(I)通過化學(xué)氣相沉積(CVD)沉積的SixCy/DLC多層；(2)通過電火花沉積處理的WC/TaC/TiC;以及(3)通過水相合成而施加的聚合物陶瓷混合物。在需要抗腐蝕屏障28的應(yīng)用中，涂覆的HTPMC襯底20A、20B、以及20C的最外層應(yīng)具有坑腐蝕屏障性能。<