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碳纖維復(fù)材因能量沖擊造成的微觀損傷解決方案

發(fā)布日期：2021-01-28 作者：大連義邦科技瀏覽數(shù)：11832

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碳纖維增強(qiáng)樹脂（CFRP）復(fù)合材料面內(nèi)的比強(qiáng)度和比剛度高于傳統(tǒng)碳纖維材料，這一優(yōu)良性能適用于現(xiàn)代航空、汽車、輪轂、深潛器探測(cè)設(shè)備、競(jìng)技體育滑雪板等高端復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中。但CFRP復(fù)合材料的面外性能較低，特別是沖擊阻抗和沖擊后剩余強(qiáng)度較低，而沖擊損傷對(duì)結(jié)構(gòu)中的損傷幾乎是不可避免的，其損傷源頭多種多樣，如砂石、低速撞擊、工具跌落、冰雹等。即使沖擊不會(huì)導(dǎo)致明顯的損壞，但復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度也會(huì)受到損害。

這些意外沖擊的結(jié)果是，復(fù)合結(jié)構(gòu)中可能會(huì)發(fā)生諸如基體開裂，分層，剝離和纖維斷裂之類的損壞。現(xiàn)代復(fù)合材料在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和評(píng)估階段，沖擊后的壓縮剩余強(qiáng)度試驗(yàn)是最為重要的試驗(yàn)之一。大連義邦Xantu.Layr納米纖維增韌膜與環(huán)氧樹脂相結(jié)合，是一種很好的改善碳纖維熱固性樹脂基（復(fù)材）抗沖擊增韌材料，可用于改善沖擊后壓縮強(qiáng)度。

在圖中的實(shí)驗(yàn)中，使用16層由SE70/VRC/200/400/35+/-3% UD碳纖維預(yù)浸料與Xantu.Layr納米纖維增韌膜形成的層壓板進(jìn)行CAI測(cè)試，（Xantu.Layr納米纖維增韌膜符合 ASTM D7136/D7136M 和ASTM D7137/D7137M標(biāo)準(zhǔn)）。

由此實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，預(yù)浸料與Xantu.Layr纖維膜形成的層合板CAI在一系列沖擊能量下得到了很大的提高。添加了納米纖維膜層合板可接近30J CAI強(qiáng)度，而沒有添加的復(fù)合板CAI僅有10J，充分證明了納米纖維膜可提高層壓板沖擊后的壓縮強(qiáng)度。

另外CAI強(qiáng)度的提高是因?yàn)闊峁绦詷渲惺褂昧舜筮B義邦納米纖維膜，基材中的裂紋因納米纖維膜而偏移，增加了裂紋擴(kuò)展所需的能量。同時(shí)納米纖維膜對(duì)纖維連接，脫粘和拉出同樣具備增加裂紋斷裂所需能量的能力，降低整體損傷阻抗和損傷容限的改進(jìn)，從而提高CAI的強(qiáng)度。

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