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行业资讯
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，随着航空航天材料轻量化高性能的发展要求，碳纤维复合材料被越来越多地应用，但碳纤维复合材料自从被用于解决轻量化需求的高端应用以来，遇到的技术关键就是冲击损伤，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、冰雹等。
复合材料低速冲击与冲击后压缩过程中的损伤是航空复材研究的热点，通常用CAI用以表征，是反应一个材料性能的指标，CAI（冲击后压缩强度）实际上有两种含义：
1） 评定含损伤时的材料性能指标；
2） 复合材料层压板受冲击产生损伤后的压缩强度。前者一定是对特定的层压板，在特定条件下得到的含冲击损伤层压板的压缩强度；而后者可以是任意的层压板（包括结构）在压缩载荷下的压缩剩余强度；
由于CAI值不仅用于评定材料性能的指标，同时也是用于结构设计确定设计值的基础，因此碳纤维复合材料的CAI值测试越来越重要，随着人们对CAI值不断的理解和深入，由初始仅作为评定树脂增韧的标准，到目前已用于从材料研制扩展到为结构设计等提供有关损伤容限能力的知识数据需求。
人们发现导致这类问题的原因主要是来自飞机在地面和空中飞行时遇到的外来物所致，这些都是结构受截时受到外来物的冲击所致。1985年国内同样开始了对冲击损伤的研究，建立了比较完善的压缩下冲击试验和开展了相关的理论研究。为了研究碳纤维增强环氧树脂基体复合材料层合梁的抗冲击性能，大连义邦Xantu.Layr纳米纤维增韧膜与环氧树脂相结合，做过多种碳纤维抗冲击增韧的试验，试验目的是改善碳纤维热固性树脂基冲击后压缩强度，如冲击后压缩强度实验。
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，（测试中的试验纳米纤维增韧膜符合 ASTM D7136/D7136M 和ASTM D7137/D7137M标准）。
实验结果可以看出可见冲击破损面积减小，在开孔疲劳和刚度降低方面都有很好的表现，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，纳米纤维膜在树脂层间区域的塑性变形，起到了降低裂纹能量的作用，然而未添加任何增韧剂的碳纤维预浸料，随着冲击强度的增加，中点变形响应速度随之增加，层合梁变形模式由整体变形转为局部变形，且局部化效应随之增加。
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，降低脆性，增加了环氧树脂在复合材料增强层之间的裂纹吸收能力。同时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断裂韧性。
由于碳纤维增强环氧树脂基体复合材料层合梁的抗冲击性能较差，制约了其在部分高端领域的应用，因此对连续碳纤维增强环氧树脂基体复合材料进行增韧改性显得尤为重要。
本文意在传播新材料资讯，部分图片来自网络。
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