混杂比对交织芳纶碳纤维复合材料力学性能的影响

为了分析混杂比对层内混杂复合材料力学性能的影响,利用交织方式制备芳纶碳纤维混杂增强体织物,并通过交织物纬纱系统中芳纶与碳纤维的纱线配置比例调整碳纤维在增强体结构中的混杂比。采用真空辅助成型技术制备层内混杂结构的芳纶碳纤维混杂（ACFH）复合材料,并对复合材料的拉伸性能、弯曲性能和冲击性能进行测试。结果表明,增强体纬向系统中芳纶与碳纤维的不均质性对ACFC复合材料经方向上的拉伸强度起消极作用;混杂比的增加对ACFC复合材料的纬向拉伸破坏和弯曲损伤具有抑制作用;纬向上,ACFC复合材料的拉伸强度最高提高了近6倍,弯曲强度最小增加了4.04倍;芳纶与碳纤维混杂协同作用有利于ACFC复合材料的抗冲击性能改善,且混杂比存在最佳值。     

复合材料低成本化进展与分析

为满足航空业对高性能低成本制备工艺技术和减重方面的高要求,碳纤维复合材料以其密度小、比强度比模量高、耐疲劳性能优越等独特优点获得广泛应用,并具有极大的发展潜力。本文通过对国内外碳纤维复合材料结构在飞机结构的应用及相关发展计划的描述,从材料与成型工艺两个方面,总结了航空部件采用复合材料低成本的可行性及低成本化的措施。     

碳纤维热塑性复材研发成功

正2018年11月28日,上海华航碳纤维复合材料有限公司宣布,其开发出一种连续碳纤维增强聚醚醚酮复合材料(CF/PEEK复合材料)。这种复合材料的强度比金属高5倍,质量比金属轻60%,性能比同类产品提升了10%以上。上海华航碳纤维复合材料有限公司由单毫、洪成、贾凯慧等9名华东理工大学的在校研究生组建。该团队着眼于开发高性能碳纤维热塑性复合材料,其开发     

POSS/GO复合接枝碳纤维/环氧树脂复合材料性能研究

在碳纤维表面逐层接枝多面体低聚倍半硅氧烷（POSS）和氧化石墨烯（GO）后,将其用于增强环氧树脂（CF/EP）制得复合材料,采用扫描电子显微镜、接触角测试和X射线光电子能谱等研究了POSS和GO复合接枝碳纤维对CF/EP复合材料力学性能的影响。结果表明,POSS和GO可以显著提高碳纤维的表面活性和比表面积,改善树脂与碳纤维的浸润性、反应性和机械啮合作用,从而提高复合材料的界面性能和力学强度。相比未改性碳纤维复合材料,POSS/GO复合接枝改性碳纤维复合材料的层间剪切强度（ILSS）提高了98.3%,弯曲强度提高了95.7%。     

高性能纤维增强复合材料应用的研究进展

纤维增强复合材料具有质轻、高比强度和比模量、加工成型性好、耐冲击、耐腐蚀等特性,在轻量化材料领域有着广阔的发展前景,综合对比了玻璃纤维、碳纤维、芳纶及超高相对分子质量聚乙烯纤维等纤维增强复合材料在航空航天、汽车领域、能源工业、环保领域中的应用现状,认为碳纤维增强复合材料在轻量化、高性能化方面具有极大的优势及应用前景。     

汽车用碳纤维传动轴结构设计与有限元分析

碳纤维复合材料具有比重小,比强度和比模量高,耐疲劳等特点。针对某汽车传动轴的强度和临界转速要求,设计了一种碳纤维复合材料汽车传动轴,并采用Abaqus有限元分析软件对传动轴进行了仿真分析,仿真结果显示了复合材料传动轴在受扭转载荷情况下的应力应变分布情况以及失效情况,碳纤维轴管应力应变分布均匀,仿真结果与设计理论相吻合,并与实验结果相验证,说明所设计的碳纤维复合材料传动轴的性能可以满足汽车传动轴的要求。     

碳纤维热塑性复合材料研发成功

正2018年11月28日,上海华航碳纤维复合材料有限公司宣布,其开发出一种连续碳纤维增强聚醚醚酮(CF/PEEK)复合材料。这种复合材料的强度比金属高5倍,质量比金属轻60%,性能比同类产品提升了10%以上。上海华航碳纤维复合材料有限公司团队着眼于开发高性能碳纤维热塑性复合材料,其开发的CF/PEEK复合材料产品多项性能指标优于国外同类产品。这种复合材料既耐高温又耐腐蚀,抗冲击性强,可塑性高,还具备自润滑、耐磨损、X光可透过、耐     

碳纤维复合材料回收再利用的研究进展

碳纤维复合材料质轻、比模量与比强度高，广泛应用于航空航天等领域。然而在极端环境下使用碳纤维复合材料会造成其报废与损伤，使得废弃物对资源与环境产生负担，无法满足国家提倡的节能减排的发展要求。从物理、化学、热回收等方法探讨碳纤维复合材料废弃物中碳纤维的回收再利用情况，为发展绿色可持续碳纤维提供更宽的思路。     

日本研制碳纤维增强水泥复合材料

日本大成建设公司和东邦人造丝公司最近研制成功一种碳纤维增强水泥复合材料。这种复合材料是把聚丙烯腈纤维混入特殊水泥制成的,质地轻而坚固,耐热性能强,适合于作土木建筑材料。 这种材料和过去用沥青碳纤维(短纤维)制的同类材料相比,强度提高10到20倍。另外,由于不燃,还可在航空和宇宙飞行等方面应用。     

国内外化工新型材料产业现状及发展趋势(续)

编者按:本文是上期本刊发表的<国内外化工新型材料产业现状及发展趋势>一文的后一部分,现补充刊载于此. 3.3其他特种材料 3.3.1 碳纤维 碳纤维是一种"比人发细、比铝轻、比铁刚、比钢强”的新型材料,它和树脂形成复合材料的比模量比钢和铝合金高5倍,比强度也高3～4倍,可代替金属结构材料.用作航天航空材料,用于工业和体育用品.     

碳纤维复合材料的耐腐蚀性能

碳纤维增强树脂基复合材料具有比强度和比模量高、耐疲劳性好、性能可设计和易于整体成型等许多优异特性,已成功用于复合材料结构件中。碳纤维复合材料的耐腐蚀性能足工程应用中的一个主要技术指标。从材料学的角度分析了碳纤维复合材料的耐腐蚀性能,包括耐候性、耐水性、耐介质腐蚀性、耐热性等,可为复合材料结构件的设计、选材、成型、使用及贮存维护提供参考。     

碳纤维增强PE-UHMW/木粉复合材料的力学性能

为了改善超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)的加工性能,提高其力学性能,以木粉和碳纤维为填料,制备了高填充量碳纤维增强PE-UHMW/木粉复合材料。研究了碳纤维含量对PE-UHMW/木粉复合材料弯曲性能、拉伸性能及动态热机械性能的影响。研究结果表明,加入碳纤维可提高PE-UHMW/木粉复合材料的弯曲强度及拉伸强度。拉伸强度和弯曲强度都随着碳纤维的含量的增加呈现出先增加后减小的趋势。当碳纤维质量分数为3%时,弯曲强度达到最大值,为25.2 MPa,比未加碳纤维时提高了46.5%。当碳纤维质量分数为2%时,弯曲强度达到最大值,为38.4 MPa,比未加碳纤维时提高了27.1%。随着碳纤维含量的增加,复合材料的储能模量显著提高。碳纤维的加入使复合材料的损耗因子峰值增大。     

基于碳纤维复合材料轻木夹芯结构的起重机副臂架设计

针对汽车起重机臂架轻量化设计需求,设计了一种碳纤维复合材料轻木夹芯结构的汽车起重机副臂架。碳纤维复合材料密度低,比强度和比模量高,力学性能优异。应用有限元软件ABAQUS对碳纤维复合材料轻木夹芯结构的汽车起重机副臂架进行了结构设计和仿真分析。研究结果表明:碳纤维复合材料轻木夹芯结构副臂架中碳纤维复合材料上、下面板厚度分别为10 mm和8 mm,上、下面板铺层分别为[0/±45/0_2]_(10)和[0/±45/0_2]_8,其强度相比于碳纤维复合材料副臂架的安全裕量更大,同时刚度也满足使用需求,此时复合材料副臂架质量为251.4 kg,质量减轻达到了40%,具有良好的轻量化效果。     

异形微型碳纤维复合材料对混凝土力学性能的影响

通过轴心拉伸试验考察了棒状、片状(宽、窄)、波浪形这几种异形微型聚丙烯腈(PAN)基碳纤维复合材料对混凝土力学性能的影响。实验表明:碳纤维复合材料的加入可以有效、较大程度地提高混凝土的抗拉强度、强度和抗折强度。其中,与基准混凝土相比,异形微型碳纤维增强混凝土的抗拉强度最大可提高64%;增强混凝土的标号最大可从C40~C45级增加为C60级;随着复合材料比表面积和的增加,增强混凝土的强度和抗折强度最大可分别提高45.6%和50.6%;此外,在相同尺寸及比表面积下,波浪形碳纤维混凝土比片状碳纤维混凝土更难被折断。以上均证明PAN基碳纤维复合材料对混凝土有较好的增韧作用。     

新材料之王——碳纤维

碳纤维是一种纤维状碳材料。它是一种强度比钢大、密度比铝小、比不锈钢耐腐蚀性强、比耐热钢耐高温、又能像铜那样导电，具有许多宝贵的电学、热学和力学性能的新型材料。碳纤维主要被制成碳纤维增强塑料这种复合材料来应用。     

ZnO纳米棒提高碳纤维增强树脂基复合材料界面性能

碳纤维增强树脂基复合材料因其高的比强度和比模量,在航空航天等领域被广泛地应用。目前,碳纤维与树脂的界面性能是制约复合材料性能的关键因素。通过简单的水热法,在碳纤维表面合成了ZnO纳米棒阵列。在不同的生长时间下,制备了具有不同长度的ZnO纳米棒。ZnO纳米棒改性之后树脂对碳纤维的浸润性能明显提高。同时,复合材料的界面剪切强度得到明显提升,最大增幅达到了28.4%。通过扫描电子显微镜观测了单丝拔出后碳纤维的表面形貌,结果表明:改性碳纤维单丝拔出后表面粗糙而且残留了断裂的树脂基体,进一步证明碳纤维表面生长ZnO纳米棒之后界面强度得到改善。     

碳纤维复合材料在高铁车辆中的应用

正据行业专家预测,如果碳纤维复合材料的原材料价格和工艺成本进一步降低,在高铁中的应用还有相当大的发展空间,可能会达到30%左右。目前碳纤维复合材料能够充分满足轨道车辆内饰件及非主要承载力结构件对强度、刚度、减重等方面的基本要求。在大部分的舱内部件,如车体壁板、厕所、盟洗室、座椅、水箱等部位中,碳纤维复合材料不仅减重,还体现出更为理想的耐疲劳和耐腐蚀性优势。     

碳纤维表面处理对液体成型碳纤维增强MC尼龙复合材料力学性能的影响

本论文采用真空辅助树脂灌注成型工艺(VARI),通过己内酰胺原位阴离子聚合的方法制备了连续碳纤维增强浇铸(MC)尼龙的复合材料,并系统研究了丙酮去浆处理、气相氧化处理、偶联剂处理和火焰处理四种不同碳纤维织物表面处理方式的碳纤维表面的O/C比和微观形貌以及复合材料的力学性能、表面形貌和碳纤维体积分数。结果表明:对碳纤维表面进行偶联剂涂层处理,此碳纤维制备的复合材料的力学性能较其他处理方式的碳纤维制备的复合材料而言力学性能最优,其拉伸强度达到595.5 MPa,弯曲强度达到330.7 MPa,层间剪切强度达到30.6 MPa;此条件下碳纤维表面的O/C比达到44.51%,复合材料的碳纤维体积分数达到51.4%。     

FRP在大型风力发电机叶片中的应用

介绍树脂基复合材料在大型风力发电机叶片中的应用。玻璃纤维增强塑料(GFRP)一直是风力发电机叶片的主要材料,但随着对大功率、长叶片需求的不断增加,GFRP风机叶片在强度和轻量化方面已经不能适应使用要求,因此采用强度比GFRP高几倍的碳纤维增强塑料(CFRP)可有效解决因长度增加引起的叶片质量增加的问题,使设计更加合理和安全。同时也分析了复合材料风机叶片制造工艺的发展过程和应用前景,另外还对该叶片的发展趋势等问题进行了探讨。     

大丝束碳纤维复合材料在风电叶片的应用

大功率风电机组尤其是海上风电大尺寸复合材料叶片对于材料的强度、耐疲劳性能及长期使用可靠性提出了更高的要求,高强度高刚度碳纤维增强复合材料拉挤板材为大尺寸风电叶片主梁结构提供了最佳解决方案。国产低成本大丝束碳纤维生产技术突破为碳纤维增强复合材料风电板材规模化应用奠定了基础,碳纤维/玻璃纤维(碳玻)混杂成型技术、碳纤维/聚氨酯体系拉挤成型技术为风电板材提供了更多可供选择的技术途径。本文结合上海石化48K大丝束碳纤维在风电领域应用研究成果及国内外风电板材新型技术进展,总结了大丝束碳纤维复合材料在风电叶片板材的应用途径。