先进复合资料的新开展
[ 作者:梅蕾 来源:哈工大(威海)新闻网 浏览:5838 录入时间:2013年01月27日 ]
 

一个国度新资料的研制与应用水平,在很大水平上体现了一个国度的国防和科研水平,因此许多国度都把新资料的研制与应用放在科研任务的重要位置。碳纤维复合资料因其轻质、高强等优势而被应用于军事及民用工业等领域,特别是航空航天领域的光芒业绩,尤为世人所瞩目。

在国防军工领域,碳纤维增强树脂基复合资料已成为弹体和发起机壳体的结构部件及卫星主体结构承力资料,它在战斗机上的成功应用已经起到了明显的减重作用,并大幅度提高了抗疲劳、耐腐蚀等性能。国外F-22JSF等第四代战机的复合资料应用比例已区分到达了24%和35%,德国EF2000战斗机结构中碳纤维增强复合资料的应用甚至超越整个结构重量的60%。在民用领域,碳纤维缠绕气瓶和复合资料风机叶片已失掉普遍应用;民机使用碳纤维复合资料可减轻重量,大大增加油耗和排放,空客A38025%采用复合资料。

碳纤维增强聚合物基复合资料的性能不但取决于碳纤维和树脂基体自身的力学性能,而且还取决于碳纤维与基体之间的界面粘结以及界面应力传递能力。但由于碳纤维外表为石墨乱层结构,外表活性官能团少,使其与基体的粘结界面中存在较多缺陷,界面粘结强度低,复合资料的层间剪切强度低。因此,为改善碳纤维增强树脂基复合资料的性能,必需对碳纤维与树脂基体的界面进行整体优化设计。

众所周知,参天古树扎根沃土,任凭骤风暴雨来摧,依然可屹立百年乃至千年不倒,缘于其绵延至土壤深处数以千万的须根,使根与土壤融为一体。受大自然的启发,学者们提出了仿树根结构的碳纤维接枝碳纳米管多尺度增强体,使基体与增强体在界面处融为一体。碳纤维接枝碳纳米管多尺度增强体是指由微米尺度的传统碳纤维与纳米尺度的碳纳米管复合而成的仿树根型增强资料。作为一种准一维纳米资料,因其稳定性、抗拉强度大而密度小,被看作是复合资料增强体的终极形式。这种碳纤维接枝碳纳米管多尺度增强体,一方面增大了纤维与树脂基体的接触面积,使界面机械啮协作用增强;另一方面碳纳米管以连接在纤维外表上的形式参与到树脂基体中,有利于碳纳米管的均匀分散及定向排布,可以发扬碳纤维和碳纳米管各自的优势性能。

随着航空航天工业的开展对复合资料的界面性能、抗冲击性能等方面的需求升级,碳纳米管/碳纤维增强树脂基复合资料作为一种全新的高性能复合资料,肯定为先进复合资料的未来开展注入新的内容和生机。

作者简介:梅蕾,船舶工程学院讲师,2011年博士毕业于大香焦依人在线|大香蕉网站|国际自拍在线|久草网航天学院复合资料与结构研究所,主要研究方向为碳纳米管、碳纤维增强复合资料。




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