层间颗粒增韧复合材料层压板的损伤阻抗特性

采用热塑性颗粒对HT7/ 5228 、HT3/ N Y9200G和HT3/ 5224 三种高温固化环氧基体复合材料层压板进行层间增韧。为了提高冲击后压缩强度(CAI) 和考察损伤阻抗, 测试了平均分层起始能量e_Ⅱc以及接触力-凹坑深度关系。试验结果表明, 增韧颗粒和基体树脂形成的层间区域能有效地吸收断裂能量并抑制分层的发生, e_Ⅱc显著提高。在静压痕力下, 层间增韧复合材料层压板具有较深的凹坑深度和较小的损伤面积。层间增韧的几何效应、裂纹传播路径控制、颗粒桥联以及裂尖屏蔽是主要的增韧机理, 颗粒的塑性变形和最终失效也耗散了大量断裂能量。      

“离位”增韧复合材料准静态压入损伤特性研究

采用"离位"增韧技术对双马来酰亚胺复合材料层压板进行了层间增韧,然后对增韧和未增韧的两种双马复合材料层压板进行准静态压入及冲击后压缩剩余强度试验研究,并用超声C扫描和热揭层对层压板的损伤进行测量。结果表明:经过"离位"增韧的双马复合材料层压板层间形成了热塑性树脂/热固性树脂双连续的结构,该结构不仅能抑制增韧层压板的内部损伤面积,改善损伤阻抗,使其表面凹坑深度更明显,而且还大幅提高了其损伤容限。     

低速冲击下层间增韧复合材料层压板损伤行为研究

为考察“离位”技术对双马来酰亚胺复合材料层压板层间增韧效果,对增韧程未增韧的两种双马复合材料层压板进行低速冲击性及冲击后压缩剩余强度实验研究.结果表明:经过“离位”增韧的双马复合材料层压板层间形成了热塑性树脂/热固性树脂双连续的结构,该结构不仅改善了材料的损伤阻抗,使其表面凹坑深度更明显,而且还大大提高了材料的损伤容限.     

复合材料损伤阻抗和损伤容限的性能表征

复合材料结构的设计要求和使用经验提出了复合材料体系损伤阻抗和损伤容限性能表征的需求。在试验研究的基础上,本文作者指出长期以来一直使用的CAI (冲击后压缩强度) 的物理意义比较含混,有时可能误导材料研究和设计选材,同时提出应分别用典型层压板静压痕力-凹坑深度曲线的最大压痕力F_max来表征损伤阻抗性能,用凹坑深度-压缩破坏应变曲线门槛值CAIT(Compression failure strain After Impact Threshold)来表征损伤容限性能,同时给出了测试方法的建议。      

缝合碳纤维/泡沫夹芯复合材料损伤阻抗及损伤容限性能

通过真空辅助树脂传递模塑成型工艺(VARTM)技术制备了缝合和未缝合碳纤维/泡沫夹芯复合材料,并进行了低速冲击和冲击后压缩实验,利用深度测量仪检测冲击后的表面凹坑深度.使用Origin软件拟合出了表征损伤阻抗性能的冲击能量-凹坑深度曲线及表征损伤容限性能的凹坑深度-剩余压缩强度曲线.以未缝合复合材料为对比,发现缝合能有...     

离位增韧复合材料层合板准静态压入实验研究

采用准静态压入(Quasi-Static Indentation, QSI)实验方法对"离位"增韧复合材料层合板和未增韧层合板进行了实验研究.分析了QSI实验中层合板的损伤破坏过程,并对两类层合板的实验结果进行了对比分析.结果表明:"离位"增韧技术能够有效提升复合材料层合板的低速冲击损伤阻抗性能;准静态压入实验中,接触...     

聚酰亚胺颗粒层间增韧碳纤维/邻苯二甲腈树脂复合材料

邻苯二甲腈树脂是一种新型的高性能热固性树脂,具有优良的力学性能和耐高温性能,而邻苯二甲腈树脂本身的脆性限制了其用作结构材料方面的应用.本文采用热塑性聚酰亚胺(PI)颗粒对邻苯二甲腈树脂复合材料进行层间增韧改性,研究改性前后复合材料的耐热性能和力学性能.研究发现,使用PI对邻苯二甲腈复合材料进行改性时,随着掺入量的增加,...     

复合材料层合板低速冲击损伤容限的改进方法和影响因素

依据笔者在这方面的研究和前人的工作，以及现有各种改进炭纤维增强树脂基复合材料冲击性能的方法，分析和总结了复合材料层合结构冲击损伤以及损伤容限，其中主要是冲击后压缩强度的重要影响因素，并且讨论了这些因素的作用。     

PEK-C膜层间增韧碳纤维/环氧树脂复合材料的力学性能

为探究热塑性酚酞基聚醚酮（Polyaryletherketone with Cardo,PEK-C）树脂薄膜及膜厚对层间增韧碳纤维/环氧树脂复合材料力学性能的影响,利用浸渍提拉法制备了三种不同厚度（分别约为1 μm、10 μm、30 μm）的PEK-C膜,通过热压成型制备了层间增韧碳纤维/环氧树脂复合材料层合板,对其进行了Ⅰ型层间断裂韧性、冲击后压缩强度、层间剪切及弯曲性能测试,并利用SEM观察微观形貌及AFM扫描微观相图。结果表明:不同PEK-C膜厚增韧碳纤维/环氧树脂复合材料的Ⅰ型层间断裂韧性、冲击后压缩强度及层间剪切强度有不同程度提高,Ⅰ型层间断裂韧性及层间剪切强度以膜厚为10 μm最佳,分别增大了157.17%和17.57%,冲击后压缩强度以膜厚为30 μm最佳,达到了186.67 MPa,这是由于PEK-C与环氧树脂在热压固化过程中形成了双相结构,改善了材料韧性;但弯曲性能持续下降,强度及模量由未增韧的1 551 MPa、106 GPa分别降至30 μm时的965 MPa、79 GPa,这是由于PEK-C树脂扩散进入环氧树脂中,降低了纤维体积分数及材料刚度。      

微胶囊层间增韧碳纤维/环氧树脂复合材料力学性能的超声导波评价

选用微胶囊作为改性材料,采用热压机层压成型工艺制备出微胶囊层间增韧T300碳纤维/环氧树脂(CF/EP)复合材料.通过双悬臂梁(DCB)Ⅰ型层间断裂试验评估了CF/EP复合材料的增韧效果.利用超声导波技术对普通CF/EP复合材料和增韧CF/EP复合材料层间力学性能进行评价.通过SEM对CF/EP复合材料层间断面微观形貌...     

碳/双马来酰亚胺层板加压冲击后的损伤研究

本文对预压碳/双马来酰亚胺层板进行了冲击试验.运用超声C扫描,金相技术和揭层法对冲击损伤进行了细致观察与描述,得到了较全面的细观损伤面貌.研究表明,分层是其主要损伤形式,并几乎分布在所有界面上.分层的形状不规则,但主方向均沿着界面下层纤维方向.分层面积与相邻两层的铺层方向间的夹角及铺层顺序有关.预加压对其内部分层分布有较大影响,最大的分层处于层板背面部分接近中面的界面上.     

复合材料层合板准静态压痕实验研究

采用准静态压痕(QSI) 实验方法针对多种材料对集中准静态压痕力的损伤阻抗进行了测试。选取2 个特征载荷下的试样进行了超声C 扫描探伤和扫描电镜(SEM) 显微观察, 分析了QSI 实验中层合板的损伤过程, 针对初始分层接触力f₁和最大接触力f₂对材料的损伤阻抗特性进行了分析。测试了2 种材料体系层压板的最大接触力, 发现该值具有较好的可重复性。研究了测试条件(试样尺寸和支持条件) 和材料特性(不同纤维、基体种类和铺层方式) 对最大接触力的影响。实验结果表明, 试样尺寸和支持条件对最大接触力的影响较小, 在必要时可以采用非标试样测试最大接触力, 而最大接触力与树脂基体、纤维特性及铺层方式都有关, 最大接触力对应的凹坑深度d₂主要由纤维强度和延伸率决定, 树脂特性对d2有影响但影响程度较小。      

Damage resistance and damage tolerance of hybrid carbon-glass laminates

The influence of impact energy and stacking sequence on the damage resistance and Compression After Impact (CAI) strength of Carbon and Glass Fibre Reinforced Plastic (CFRP and GFRP respectively) hybrid laminates is investigated. CAI tests demonstrate that, in comparison to fully CFRP laminates, hybrid laminates show increases in structural efficiency of up to 51% for laminates subject to a 12J impact and 41% for those subject to an 18J impact. Laminates displaying the highest stresses at failure are those that exploit stacking sequences and GFRP content to prevent delaminations from forming close to the outer surface of the laminate during impact. This favourable damage morphology inhibits both sublaminate-buckling-driven delamination propagation and anti-symmetric laminate buckling failures.     

基于电阻变化的3D C/SiC复合材料疲劳损伤演化

为了研究三维碳纤维编织体增强碳化硅陶瓷基复合材料(3D C/SiC)在疲劳过程中的损伤演化并建立其电阻变化率(ΔR/R₀)随疲劳周次变化的模型, 对其进行了应力比为0.1、 频率为20 Hz、 最大疲劳应力为250、 255、 260 MPa的拉-拉疲劳试验, 通过电阻增量仪器测量了连续3D C/SiC在疲劳中的电阻变化率。实验结果表明, ΔR/R₀除首次循环降低外, 随着疲劳周次的增加呈缓慢增加、 台阶式增加和急剧增加3个阶段。根据损伤力学理论, 以ΔR/R₀为损伤参量, 得到了ΔR/R₀随疲劳周次变化的模型, 该模型结果与实验结果吻合较好。      

三维编织复合材料损伤容限性能试验

为研究三维编织复合材料的损伤容限性能,首先,利用同种纤维、基体和工艺分别制作了4种三维编织复合材料和1种层合复合材料;然后,进行了相同复合材料在不同冲击能量下的及不同复合材料在相同冲击能量下的低速冲击试验和冲击后压缩试验;最后,进行了冲击后的C扫描损伤检测,并对比了冲击后凹坑深度、损伤面积和损伤宽度。结果显示:层合复合材料的损伤形貌主要呈椭圆状,且分层损伤严重,而三维编织复合材料的损伤形貌主要呈十字状,三维编织复合材料的整体性较好;层合复合材料和三维编织复合材料冲击能量的拐点均出现在30 J附近;三维编织复合材料的剩余压缩强度较高,其损伤容限性能优于层合复合材料。所得结论可为三维编织复合材料的工程应用提供指导。      

Investigation of P3HT/n-Si heterojunction using surface photovoltage spectroscopy

Surface photovoltage spectroscopy (SPS) was used to investigate the interactions of the interface between regioregular poly(3-hexylthiophene) (P3HT) and n-type single crystalline silicon. The SPS responses of silicon and the P3HT/n-Si heterojunction caused by band to band transition of silicon are 30 mV and 160 mV respectively. The band-bending in the silicon side of the P3HT/n-Si structure is larger than that of bare n-Si. The density of the interface states of the P3HT/n-Si heterojunction increased significantly after the deposition of P3HT. Based on the contact potential difference (CPD) transient results, charge transport and separation processes are fast in the silicon substrate and slow in the P3HT layer respectively.     

Impact resistance and tolerance of interleaved tape laminates

This paper presents and discusses the results of low-velocity impact and compression-after-impact (CAI) tests conducted on interleaved and non-interleaved carbon/epoxy tape laminates. Olefin film interleaves provided a strong interface bond, resulting in a reduction in projected damage area. These interleaves changed the stress distribution under impact and restricted delamination formation at the ply interface. An investigation into the compression behaviour of these laminates revealed a reduction in undamaged strength using olefin interleaves. This was attributed to the lack of lateral support for fibres at the fibre/interleaf interface, allowing fibre microbuckling to occur at a low load. Low modulus copolyamide web interleaves resulted in an increase in damage area and minor changes to CAI strength. Examination of laminate cross-sections revealed that this was due to both the open structure of the interleaf and poor resin/interleaf adhesion. High shear modulus polyethylene interleaves resulted in a significant decrease in damage area at various impact energies, with CAI strength improved compared to the non-interleaved laminates.     

3D-C/SiC复合材料拉伸蠕变损伤和蠕变机理

对3D-C/SiC复合材料进行拉伸蠕变试验,蠕变进行一段时间后,用扫描电子显微镜(SEM)观察试样表面的变化,同时测量试样的共振频率.结果表明,3D-C/SiC除通常CMC所产生的蠕变损伤外,纤维束滑动,纤维束之间的夹角变化,孔隙变形,部分孔隙表面空间位置改变,孔隙表面产生基体微裂纹,损伤在纤维束交叉处更为集中,这些可作为3D-C/SiC蠕变变形的独特机理.电阻和模量的相对变化与蠕变曲线相似,因此电阻和模量都可表征C/SiC材料的蠕变损伤,作为损伤变量.该材料的蠕变属于损伤引起.     

Charge transfer in blends of P3HT and colloidally prepared CuInS2 nanocrystals

CuInS₂ (CIS) is a suitable semiconductor for thin film photovoltaics and also a promising candidate to replace CdSe in hybrid polymer/nanoparticle solar cells, advantages being the lower toxicity and the better absorption properties. In this work, crystalline nanoparticles of CuInS₂ were successfully synthesized with uniform size and shape by means of colloidal chemistry. Photo-induced absorption spectroscopy was used to study charge transfer between poly(3-hexylthiophene) (P3HT) and the CIS nanoparticles. The appearance of signals corresponding to positive polarons provides evidence that charge transfer is possible in the P3HT/CIS system.     

PTFE/Al/MoO3复合材料的力学和反应性能

使用模压烧结法制备不同PTFE体积分数的PTFE/Al/MoO3复合材料,借助扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对材料进行表征,并研究该复合材料的准静态压缩性能和动态冲击性能。结果表明:PTFE/Al/MoO3复合材料的强度随着PTFE的增加先增加后降低,当PTFE体积分数为70%时达到最大的80MPa,且该试样能够在准静态压缩条件下发火,发出巨大的爆炸声和明亮的火光,而其他试件在同等条件下未见发火现象。动态冲击条件下,PTFE/Al/MoO3复合材料均能发生爆炸反应,但随着PTFE的增加,剧烈程度逐渐降低,反应产物为AlF3,Al2O3,Mo,C,表明Al与PTFE和MoO3都发生了氧化还原反应。在材料强度和组分的双重影响下,PTFE/Al/MoO3复合材料发火所需能量随着PTFE的增加,呈现先降后升的趋势。