碳纤维复材因能量冲击造成的微观损伤解决方案

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发布日期：2021-01-28 作者：大连义邦科技浏览数：11363

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碳纤维增强树脂（CFRP）复合材料面内的比强度和比刚度高于传统碳纤维材料，这一优良性能适用于现代航空、汽车、轮毂、深潜器探测设备、竞技体育滑雪板等高端复合材料结构中。但CFRP复合材料的面外性能较低，特别是冲击阻抗和冲击后剩余强度较低，而冲击损伤对结构中的损伤几乎是不可避免的，其损伤源头多种多样，如砂石、低速撞击、工具跌落、冰雹等。即使冲击不会导致明显的损坏，但复合材料的抗压强度也会受到损害。

这些意外冲击的结果是，复合结构中可能会发生诸如基体开裂，分层，剥离和纤维断裂之类的损坏。现代复合材料在结构设计和评估阶段，冲击后的压缩剩余强度试验是最为重要的试验之一。大连义邦Xantu.Layr纳米纤维增韧膜与环氧树脂相结合，是一种很好的改善碳纤维热固性树脂基（复材）抗冲击增韧材料，可用于改善冲击后压缩强度。

在图中的实验中，使用16层由SE70/VRC/200/400/35+/-3% UD碳纤维预浸料与Xantu.Layr纳米纤维增韧膜形成的层压板进行CAI测试，（Xantu.Layr纳米纤维增韧膜符合 ASTM D7136/D7136M 和ASTM D7137/D7137M标准）。

由此实验结果可以看出，预浸料与Xantu.Layr纤维膜形成的层合板CAI在一系列冲击能量下得到了很大的提高。添加了纳米纤维膜层合板可接近30J CAI强度，而没有添加的复合板CAI仅有10J，充分证明了纳米纤维膜可提高层压板冲击后的压缩强度。

另外CAI强度的提高是因为热固性树脂基中使用了大连义邦纳米纤维膜，基材中的裂纹因纳米纤维膜而偏移，增加了裂纹扩展所需的能量。同时纳米纤维膜对纤维连接，脱粘和拉出同样具备增加裂纹断裂所需能量的能力，降低整体损伤阻抗和损伤容限的改进，从而提高CAI的强度。

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