温度和应变率对碳纤维平纹织物/环氧树脂层压复合材料压缩性能的影响

利用带有温度控制装置的分离式霍普金森杆(SHPB)测试碳纤维平纹织物/环氧树脂层压复合材料的冲击压缩性能,分析温度和应变率对碳纤维平纹织物/环氧树脂层压复合材料压缩性能的影响.结果表明:温度和应变率对碳纤维平纹织物/环氧树脂层压复合材料的面外冲击压缩模量、最大应力及破坏形态都有很大影响.随着温度的增加,纤维与树脂界面变弱,最大应力减小,压缩模量减小;随着应变率的增加,最大应力增加,压缩模量变大.通过扫描电子显微镜(SEM)观察发现,纤维与树脂界面在100℃时发生变化,有大量纤维束从经、纬纱中被拉出,导致纤维束无规则断裂.     

石墨烯基材料的氧化程度对碳纤维/环氧树脂复合材料性能的影响

利用航空级耐高温环氧树脂(EP)5284作为基体,研究了不同氧基团含量的石墨烯(GR)基材料(GR、还原氧化石墨烯(rGO)、氧化石墨烯(GO))对碳纤维(CF)/EP的热性能、力学性能和电性能的影响.结果表明,GR、rGO和GO均使EP的最大反应放热峰向低温移动,其中以GO对树脂的影响最为显著;同时,GR、rGO和GO的加入均缩短了改性树脂体系达到一定交联程度所需的时间.添加0.2%(质量分数,下同)的rGO和GO对复合材料的玻璃化转变温度有明显的提高,但同样添加0.2%GR未提高复合材料的玻璃化转变温度.添加0.2%GR和0.2%rGO后均降低了复合材料的层间剪切强度,而添加0.2%GO则使复合材料的层间剪切强度提高了约10%.添加0.2%的GR、rGO和GO对CF/EP复合材料的导电性能均有改善作用,其电导率分别为CF/EP的4倍、5.29倍和2.88倍.复合材料的微观形貌分析表明,GO与CF、EP具有更好的相容性,GO在复合材料中与CF、EP形成了结合更为紧密、有效的界面,GR与CF、EP的相容性相对较差,而rGO居中.三者之中,GO有效提高了CF/EP复合材料的层间剪切性能和玻璃化转变温度,但对导电性能而言,rGO的改善作用最为显著.     

温度对碳纳米管纤维/环氧树脂界面剪切强度的影响

碳纳米管纤维具有优异的力学、电学和热学性能,是未来高性能多功能树脂基复合材料的理想增强材料.采用微滴包埋实验方法,结合光学显微镜和扫描电子显微镜等表征手段,研究环境温度对碳纳米管纤维/环氧树脂基体间界面剪切强度的影响,并对其机理进行分析.实验结果表明,在室温至140?C环境温度范围内,界面剪切强度随着温度的升高而明显降低.主要原因是:环氧树脂和碳纳米管纤维的热膨胀系数存在较大差异,环境温度升高时界面处发生热失配;高温下树脂基体软化,与纤维的结合力变弱.研究结果对碳纳米管纤维复合材料设计具有重要的指导意义.     

碳纤维/环氧树脂复合材料的应用开发新动向

本文综述了碳纤维/环氧树脂复合材料在我国各个领域中的应用现状及新动向,主要包括在风力发电、宇航材料、交通运输、建筑工程、化工防腐、体育娱乐等六个领域的应用进展。     

不同碳纤维增强环氧树脂复合材料导电性能研究

采用真空灌注工艺制备碳纤维复合材料,分别测试无搭接、搭接宽度100,mm、搭接200,mm碳纤维双轴向布以及30,g/m~2、50,g/m~2碳毡所制复合材料在铺层、抽真空、灌注、固化等4个不同阶段下的电阻值。结果表明,碳纤维双轴向布和碳毡所制复合材料在铺层、抽真空、灌注、固化4个阶段的电阻值均表现出先减小,后增大,再减小的趋势;碳纤维双轴向布搭接宽度越大,其电阻值越小;碳毡的克重越小,需要铺的层数越多,层与层之间接触的电阻越高,碳毡的电阻值越大。     

铺层角度对碳纤维/环氧树脂基复合材料板等效刚度的影响

为了准确计算复合材料等效刚度,指导复合材料设计过程中铺层角度的选择。该文基于经典层合板理论,建立了考虑拉剪耦合效应的三维层合板等效刚度计算方法。基于该方法对碳纤维/环氧树脂基复合材料板等效刚度随铺层角的变化趋势进行了分析,结果显示:随着铺层角θ_1的增加,铺层方式为(θ_1)_(25)/(θ_2)_(25)的层合板的面内轴向刚度E_x、横向刚度E_y的变化曲线包含变化率显著不同的两个阶段;法向刚度E_z呈正弦变化趋势且当正交铺层时有最大值;面内剪切刚度G_(xy)在θ_1=45°且θ_2=135°时有最大值;面外剪切刚度G_(xz)和G_(yz)变化曲线关于θ_2=90°对称。通过比较层合板与单向板等效刚度发现,选择合适的铺层角度组合能够有效提高结构的法向刚度和面内剪切刚度。     

温度作用对碳纤维混凝土界面黏结性能的影响

为研究温度作用对碳纤维(CFRP)—混凝土黏结界面剪切性能的影响,首先进行了温度作用下不同固化条件的胶黏剂黏结性能试验,研究了温度作用及固化方式对胶黏剂拉伸剪切性能的影响.试验发现,玻璃化温度是影响胶黏剂高温性能的一个重要指标,温度作用下胶黏剂材料的黏结性能退化大部分发生在其玻璃化转变区域.其次,结合常温下已有的CFRP—混凝土界面黏结应力—滑移关系提出了温度作用下界面黏结应力—滑移关系的计算方法.最后,汇总和分析了目前已有的CFRP—混凝土界面试验研究结果,引入胶黏剂玻璃化温度这一参数,给出了温度作用下CFRP—混凝土界面剪切黏结强度、极限承载力和初始剪切刚度计算模型.     

热处理温度对炭/炭复合材料性能的影响

对同一种炭/炭复合材料,经过不同温度的最终热处理后的微观结构、石墨化度和抗弯强度进行了对比研究.研究结果表明:随着最终热处理温度的升高,在偏振光下,易石墨化的热解炭光学活性增强,而难石墨化的热解炭微观结构几乎没有变化;炭/炭复合材料的晶粒逐渐长大,层面间距逐渐缩小,石墨化度有较大幅度的提高;同时,由于基体炭与炭纤维的热膨胀系数存在差别,随着热处理温度的升高,基体与增强纤维的的结合强度降低,使炭/炭复合材料的抗弯强度降低,但材料的应变性增强,材料的断裂形式由脆断转为假塑性断裂.     

温度对复合材料红外性能的影响

利用硬脂酸凝胶法制备了SiO2-Y2O3-TiO2复合材料.通过差热-热重分析、X-射线粉末衍射以及傅立叶变换红外光谱等表征手段对所得前驱体及烧结产物的性质进行了研究.结果表明该材料在中、远红外区具有较强吸收,在近红外有很好的反射,可以起到显著的隔热降温效果.     

碳纤维镀铜对C_f/C/Cu复合材料组织及性能的影响

利用粉末冶金法制备Cf/C/Cu复合材料,通过改变碳纤维表面镀铜工艺条件,研究碳纤维表面镀铜对Cf/C/Cu复合材料组织及性能的影响。结果表明,碳纤维表面经浓硝酸处理再镀铜1 h,试样的动摩擦因数先增大后减小,至0.106后趋于不变,电阻率最低达0.12Ω.m。     

碳纤维增强环氧树脂基复合材料的研究进展

碳纤维(CF)具有优异的力学性能,同时耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、抗疲劳,低热膨胀系数,导电、电磁屏蔽等综合性能优良。环氧树脂(EP)具有优良的机械性能、绝缘性能、耐腐蚀性能、黏接性能和低收缩性能。基于对碳纤维增强环氧树脂基复合材料近年来研究进展的综述,对其未来的发展方向进行了展望。     

耐高温碳纤维增强环氧树脂复合材料的制备

将二聚酸(dimer acid,DFA)改性缩水甘油胺类环氧树脂(4,4'-methylenebis(N,N-diglycidylaniline)/N,N,N',N'-tetraglycidyl-2,2-bis [4-(4-aminophenoxy) phenyl] propane,TGDDE/TGBAPP),并和其他...     

制备温度与时间对复合材料界面反应的影响

在铸造法制备 Ｓｉ Ｃｐ／ Ａｌ 复合材料过程中, Ｓｉ Ｃ 颗粒不可避免地在高温下与熔融铝接触,发生界面反应,其反应产物直接影响复合材料的性能。本文从界面反应的机理出发,探讨了复合材料制备工艺中的主要参数：温度与时间对界面反应的影响程度和影响规律。     

纳米Fe含量对Fe/环氧树脂复合材料吸波性能的影响

为有效防止家用电器的杂散电磁辐射对人体的危害，设计并制备了纳米Fe颗粒增强环氧树脂基复合材料，本文介绍了该复合材料的设计原理，纳米Fe粉的粒径分布和复合材料的制备工艺，并对其微波吸收行为进行了探讨，研究表明，纳米Fe颗粒增强环氧树脂基复合材料具有良好的吸波功效，吸波规律与Fe粉添加量有关系，随Fe粉含量增加，吸波效率增大，但到达一个峰值时又回落，中间有一最佳值。需进一步研究其它吸波介质和复合介质的电磁匹配参数。     

碳纤维表面处理及其复合材料界面优化的研究Ⅵ．碳纤维复合材料的界面结合

通过扭转动态力学、层间剪切强度（ＩＬＳＳ）、微量冲击、ＳＥＭ等研究发现，未处理碳纤维复合材料的界面结合强度已经弱到不能有效传递载荷的地步，而１００ｎｍ厚接技碳纤维复合材料却具有优良的整体性和ＩＬＳＳ，在冲击过程中有足够的弹性承载能力和一定的纤维拔出与界面脱粘可能，从而有较高的抗冲击性能。氧等离子处理纤维复合材料的界面结合过强，冲击时几乎没有纤维拔出和滑移，也就没有很高的杭冲击能力和ＩＬＳＳ。     

磁粉含量对非晶纳米粉体环氧树脂复合材料性能的影响

研究了不同的磁粉添加量对纳米晶软磁材料的磁导率和品质因数的影响。研究结果表明,磁粉的剂量对磁性复合材料的性能有较大的影响,随着磁粉的增加,磁导率随之增大而品质因数降低。     

微/纳米无机颗粒对聚氨酯-环氧树脂基复合材料性能的影响

通过机械搅拌混合法制备了微/纳米无机颗粒改性的聚氨酯-环氧树脂复合材料,研究了颗粒组成和含量对复合材料力学和热稳定性的影响,进而探讨了所得复合材料的强韧化机理.结果表明:相比微米颗粒,纳米颗粒的加入能显著提高复合材料的层间剪切强度和拉伸强度,降低层间剪切模量,同时改变材料的断裂方式.当纳米SiC颗粒的添加量(质量分数)为2%时,所得复合材料的层间剪切强度和拉伸强度分别为44.7 MPa和56.56MPa,相比添加前提高约88%和74%,所得复合材料不同失重率下对应的温度较添加前提高了4~8℃.纳米颗粒弥散强化和钝化银纹扩展是复合材料主要的强韧化机理.     

环境载荷对碳纤维电热复合材料电热性能的影响

 考查了碳纤维电热复合材料在通电加热和力学载荷下的电热性能。结果表明,碳纤维电热复合材料的电阻值随温度的升高成线性减小关系,但其变化范围较小;拉伸或弯曲载荷下的变形,碳纤维电热复合材料的电阻值均随着形变量的增加而增大,但环境载荷对2 种载荷的影响有所区别。其中,电阻值随拉伸载荷的增大成线性增大关系,但在初始加载和即将拉断时电阻会有较大波动;对于弯曲载荷,初始加载时电阻值并没有发生明显变化,当加载达到某一临界值时,电阻值随弯曲载荷的增大成线性增大关系。     

碳纤维复合材料对高尔夫球杆阻尼性能的影响因素

采用实验室自制的双组分聚氨酯基体树脂与T700碳纤维共聚制备了一系列聚氨酯基碳纤维复合材料薄板,并对其进行了静态和动态热力学性能测试。结果表明:当形变量小于0.5%及形变速率小于0.4%/s时,材料的阻尼性能不发生明显变化;碳纤维取向角度对阻尼性能有明显影响,随取向角度增大,阻尼性能下降。将实验测试结果与理论模型计算结果对比,发现两者基本吻合,为采用聚氨酯基碳纤维复合材料制备高尔夫球杆的计算提供数据参考。