碳纤维-超高分子量聚乙烯纤维混杂层合板抗低速冲击性能研究

碳纤维复合材料在受到垂直于纤维方向的冲击时,易发生脆性断裂,导致结构完整性受损,进而产生安全隐患。为提升碳纤维层合板在低速冲击后的结构完整性,研究了不同层间混杂比例的碳纤维/超高分子量聚乙烯（CF/UHMWPE）纤维复合材料层合板的低速冲击性能。通过[0°/90°]_n铺层方式制备了4种等厚度、不同混杂比的层合板,并对其低速冲击性能及冲击后的破坏形貌进行了分析。结果表明：随着UHMWPE纤维在层合板中的混杂比例增加,层合板的低速冲击性能呈现出先提升后下降的趋势。当CF/UHMWPE层合板的UHMWPE纤维层间混杂比例达到11%时,层合板在冲击后的结构完整性最佳,冲击性能最优,落锤冲击载荷3197N,吸收能量25.47J,冲击后压缩强度（CAI）达到135MPa。与纯碳纤维层合板相比,其冲击载荷、吸收能量和冲击后压缩强度分别提升了10.6%、15.6%和9.7%。冲击后的破坏形貌表明,在碳纤维层合板的层间适量引入UHMWPE纤维插层,能够有效延缓纤维的脆性断裂,抑制裂纹的生成与扩展,从而显著提升层合板的抗冲击性能和冲击后的结构完整性。