碳纤维复合材料及其应用

一、前言碳纤维具有卓越的力学性能,与任何其他已知的工程材料相比,碳纤维的比性能(specific properties)最高。在一般人的想象中,总是这样来表述“碳纤维的强度是钢的三倍,而其重量是钢的三分之一”。这种说法或许是对的,但碳纤维就其本身而     

碳纤维增强树脂基复合材料的界面

从碳纤维、树脂基体、界面3个层次对碳纤维增强树脂基复合材料的界面研究进行了综述,重点介绍了碳纤维表面特性表征及改性方法、树脂基体特性及改性方法和界面分析表征手段,由此提出了纤维/树脂界面的研究路线,简要分析了复合材料界面研究的前景与趋势。为了实现纤维/树脂界面的良好匹配,充分发挥碳纤维复合材料的性能优势,需完善界面表征手段、明确界面微观性能与复合材料宏观性能的关系、深化研究界面对复合材料湿热性能及失效模式的影响等。     

热塑性酚醛树脂对碳纤维环氧树脂基复合材料性能影响

利用热重分析(TGA)、扫描电镜(SEM)和三点短梁法对添加不同含量的热塑性酚醛树脂(PF)复合材料体系改性效果进行了研究,考察了不同含量的酚醛树脂对固化体系力学性能及热性能的影响.结果表明:随着酚醛树脂含量的增加,碳纤维环氧树脂基复合材料(CFRP)的弯曲强度和弯曲弹性模量呈递减趋势;层间剪切强度(ILSS)呈现先增加后减小的趋势,当酚醛树脂的含量为20%时,层间剪切强度达到111.31MPa,提高约7%;热稳定性较其他含量时为高,复合材料体系的综合性能最好.     

热塑性酚醛树脂对碳纤维环氧树脂基复合材料性能的影响

利用热重分析(TGA)、扫描电镜(SEM)和三点短梁法对添加不同含量的热塑性酚醛树脂(PF)的复合材料体系改性效果进行了研究,考察了不同含量的酚醛树脂对固化体系力学性能及热性能的影响.结果表明,随着酚醛树脂含量的增加,碳纤维环氧树脂基复合材料(CFRP)的弯曲强度和弯曲弹性模量呈递减趋势;层间剪切强度(ILSS)呈现先增加后减小的趋势,当酚醛树脂的含量为20%时,层间剪切强度达到111.31MPa,提高约7%;热稳定性较其它含量时高,复合材料体系的综合性能最好.     

碳纤维增强树脂基复合材料的应用研究进展

简述了碳纤维增强树脂基复合材料的性能特点及各种成型工艺,结合该复合材料的优异性能,介绍其在航空航天、交通运输、风电、医疗等领域的应用进展.最后对碳纤维增强树脂基复合材料的发展前景及可回收利用前景进行了展望.     

碳纤维增强树脂基复合材料界面优化研究进展

碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon Fiber Reinforced Composites,CFRP)是一类应用较为广泛的高性能复合材料,主要从碳纤维表面改性处理方法及优化CFRP成型工艺两方面综述了对碳纤维/树脂基体界面进行优化的常用方法,并指出了进一步发展的趋势.     

碳纤维增强铜基复合材料的性能研究

采用粉末冶金法制备了短碳纤维增强铜基复合材料。经对不同碳纤维含量试样的硬度及导电性能的测定，并在干摩擦的条件下研究了碳纤维增强铜基复合材料的摩擦磨损性能，同时对磨损表面的微观结构进行观察来分析其磨损机理。实验结果表明，随着碳纤维含量的增加，该材料的硬度和耐磨性均有所增加，但其导电性有所下降。     

碳纤维增强水泥基复合材料屏蔽性能的研究

现代电子技术的迅速发展不可避免地带来了电磁辐射所造成的环境污染.选择合适的屏蔽材料,利用其反射、吸收、多层反射等功能是消除电磁污染的有效手段.碳纤维除具有高弹性、高模量、低密度、耐腐蚀等优良性能被当作许多复合材料的增强体外,还具有良好的导电性,将其加入到水泥基体中制成碳纤维增强水泥基复合材料(CFRC),不仅使水泥自身力学性能得到改善,而且可作为防止电磁辐射或核辐射的优良屏蔽体.     

碳纤维增强水泥基复合材料的应用研究

本文介绍了碳纤维在国内外土木建筑中的应用。分别叙述了短切碳纤维混凝土在建筑中的应用以及试验研究的情况。     

炭纤维增强双马来酰亚胺树脂基复合材料电子束固化的初步研究

以双马来酰亚胺树脂体系为基体制备成复合材料,对炭纤维单向层压板进行电了束辐射固化,并对其玻璃化温度及力学性能进行了测试。玻璃化温度为２６３．２℃,拉伸模量为１２８ＧＰａ,弯曲模量为１０３．３ＧＰａ,拉伸强度为１１８４ＭＰａ。     

纤维束增强复合材料的横向弹塑性性能研究

利用细观力学模型和有限元法研究纤维束复合材料的横向弹塑性力学性能。假设弹性的纤维束均匀地分布于幂硬化弹塑性基体材料中, 并假设纤维束内的纤维接触是光滑的。通过与单丝纤维复合材料的相应结果比较, 研究了纤维成束对复合材料宏观弹塑性性能的影响。通过对硼/铝复合材料的数值研究表明: 纤维的成束对复合材料的横向弹性刚度影响很小, 而对复合材料的塑性变形和切线刚度有显著的影响。      

HDPE 纤维/树脂基超混杂复合材料设计及其性能研究

本文研究了高密度聚乙烯纤维增强树脂基超混杂复合材料(PESHCM ) 性能, 通过采用功能剪裁技术进行混杂设计, 超混杂复合材料既具有良好的力学性能, 同时又兼具耐腐蚀、耐磨耗等功能性, 借助于SEM 和理论分析, 初步探讨了PESHCM 具有优异耐磨性的原因。     

温度对CF/ABS 复合材料导电性的影响

研究了温度对ＣＦ／ＡＢＳ树脂复合材料导电性的影响。所制复合材料的电阻率随温度的升高按指数规律上升,而且,随着复合材料中炭纤维含量的增加,电阻率随温度的变化率逐渐降低。     

炭纤维增强明胶复合材料的性能研究

制备了不同形式炭纤维增强的明胶复合材料,对不同复合材料的力学性能进行了测量与分析,并对复合材料的拉伸断口进行了观察,研究表明,长炭纤维增强明胶（CL/Gel)复合材料具有最高的拉伸强度,剪切强度和模量,而炭纤维毡增强明胶（CF/Gel)复合材料因内部存在较多的孔隙使其力学性能最差,因此,炭纤维毡不能用于增强明胶材料,由于纺织炭纤维布增强明胶（Cw/Gel)复合材料的纤维维束内亦有孔隙,炭纤维布的增强效果不及长炭纤维。     

碳纤维/乙烯基酯树脂拉挤复合材料界面性能研究

对PAN基碳纤维在线热氧化表面处理,分析了处理前后碳纤维的表面形貌,通过拉挤成型工艺制备出碳纤维/乙烯基酯树脂复合材料。对拉挤复合材料的微观结构观察以及力学性能测试表明:碳纤维经表面处理后表面粗糙度增加,与乙烯基酯树脂的界面粘结性明显改善,复合材料的力学性能尤其是层间剪切强度得到显著提高。对不同界面性能的碳纤维复合材料进行动态热机械分析(DMTA),认为界面性能的改善可降低损耗模量,提高复合材料的耐疲劳性能。     

玻璃纤维增强聚醚砜复合材料力学性能研究

研究了两种连续玻璃纤维(S-GF和E-GF)增强聚醚砜(PES)复合材料在室温下的静态力学性能,包括拉仲、压缩、弯曲和剪切等:讨论了成型温度和成型时间对复合材料性能的影响;分析了各种破坏形式下的断口形貌。     

炭纤维增强聚醚醚酮复合材料在水润滑下的摩擦学行为

考察了炭纤维及PTFE增强PEEK复合材料在干摩擦和水润滑下的摩擦学性能,并研究了该复合材料在两种条件下的磨损机理.结果表明,干摩擦下复合材料的摩擦系数和磨损率随负荷的增加不断减小;水润滑下复合材料的摩擦系数随负荷的变化不大,磨损率随负荷的增加而增大.干摩擦下,复合材料的磨损以粘着磨损和磨粒磨损为主.水润滑条件下,磨损表面比较光滑,仅有微切削的痕迹,磨损方式以轻微磨粒磨损为主.干摩擦条件下,摩擦对偶表面仅有轻微的犁沟形成,表面形成一层薄而均匀且结合紧密的转移膜.水润滑下,对偶表面犁沟较深,犁削作用明显,转移膜的形成被明显抑制.水的冷却作用使得向摩擦对偶的粘着转移明显减轻,同时由于摩擦表面吸附水膜的边界润滑作用,显著改善复合材料的摩擦磨损性能.     

短碳纤维增强热塑性树脂的断裂性能

本工作测定了短碳纤维(CF)含量由0—40v.-%的CF/PPS,CF/PES—C 复合材料的断裂韧性K_(1c)值。K_(1c)随 CF 含量增加而提高,当 CF 含量为25v.-%时达最高值,以后略有下降。复合材料载荷(P)-缺口张开位移(△V)曲线的非线性和阶梯式扩展特征,表明存在裂纹止裂和裂纹闭合效应。结合断口观察结果讨论了短碳纤维增强热塑性树脂复合材料的断裂机理。