环氧树脂填充复合蜂窝夹芯结构吸波性能的试验及模拟研究

设计了一种由四氧化三铁@还原氧化石墨烯(Fe_(3)O_(4)@rGO)气凝胶/环氧树脂填充的复合蜂窝夹芯结构(CHSS)。采用拉曼光谱仪、X射线光电子能谱等方法对Fe_(3)O_(4)@rGO粒子进行表征,并对其电磁参数和吸波性能进行分析。研究结果表明:成功制备了Fe_(3)O_(4)@rGO,并且Fe_(3)O_(4)在气凝胶中分散良好;Fe_(3)O_(4)@rGO对电磁波的导电损耗以及磁损耗为材料提供了良好的微波吸收性能,CHSS的有效吸波带宽随着Fe_(3)O_(4)@rGO气凝胶/环氧树脂层厚度增大呈先增大再减小的趋势;当CHSS中Fe_(3)O_(4)@rGO气凝胶/环氧树脂层厚度为2.5 mm时有效吸波带宽达到最大值,性能最佳的CHSS厚度为7.8 mm,有效吸波带宽达到7.09 GHz,最大反射损耗(RL)值达到-17.76 dB。综合表明,本研究制备了一种复合蜂窝夹芯材料,并且使用环氧树脂回填封装芳纶蜂窝可以达到理想的吸波性能。

吸波/防弹复合材料的研发

采用玻璃纤维布/改性环氧树脂、碳纤维布/环氧树脂以湿法手糊成型工艺制备透波层和反射层,并与吸波浆料浸渍后的芳纶蜂窝芯复合制成电磁屏蔽材料。将电磁屏蔽材料与芳纶防弹板复合制成吸波/防弹一体化材料,该材料可满足GA 141—2010防弹标准要求,在频率2~18 GHz范围的最大反射率可达-25 dB,具有较好的吸波性能。

芳纶纸蜂窝制造与应用

芳纶蜂窝夹芯结构具有高比强度、高比刚度等特点,可作为一种轻量化材料被应用在承载的部件上,随着蜂窝夹芯材料的快速发展,为满足轻量化、阻燃、高强度和耐高温等需求,芳纶蜂窝逐渐替代了一些金属材料,并大量应用于航空航天领域和交通运输领域,碳纤维预浸料和玻璃纤维预浸料和不同规格的芳纶蜂窝搭配使用可满足不同的应用需求。介绍了芳纶蜂窝的制作工艺和应用,以及芳纶蜂窝夹层结构板的制作工艺,并分析目前和未来芳纶蜂窝市场及发展趋势。

间位芳纶纸基复合材料在高温环境下力学性能研究

本研究分析了浸渍酚醛树脂对芳纶纸力学性能的影响,研究了间位芳纶纸及格壁材料在25~280℃范围内7个不同温度点下的力学性能,并通过格壁材料力学性能参数,预测间位芳纶纸蜂窝芯材的高温力学性能。结果表明,在常温下,酚醛树脂引入后,格壁材料拉伸模量和强度相较于间位芳纶纸分别高出1.2和1.4倍。间位芳纶纸及格壁材料均表现出优异的耐高温性能,在225℃时,相较于常温,间位芳纶纸拉伸强度与模量保持率分别为62.7%和77.1%,格壁材料拉伸强度与模量保持率分别为62.0%和69.0%;在280℃时,间位芳纶纸及格壁材料拉伸强度保持率仍有44.1%。高温下间位芳纶纸及格壁材料拉伸断口处纤维拔出较少,多为纤维断裂破坏模式。本研究提出用纸张关键性能参数预测间位芳纶纸蜂窝芯材在高温环境下力学性能,预测值与实测值数据吻合较好;常温下,间位芳纶纸蜂窝芯材异面稳定压缩模量实测值与理论值偏差7.7%,与仿真值偏差1.8%;在175℃时,间位芳纶纸蜂窝芯材理论模型W向剪切模量实测值与理论值、仿真值偏差分别为12.5%和3.9%。

五边形柔性芳纶纸蜂窝的制备及性能

为满足大曲率部件对蜂窝材料柔性的要求,丰富国产芳纶纸蜂窝的种类,进一步拓展国内外蜂窝市场,在传统正六边形芳纶纸蜂窝制造工艺的基础上,优化工艺技术,研制了一种孔格为五边形结构的新型柔性芳纶纸蜂窝ACCH-2I-2.75-48D(孔格边长为2.75 mm,密度为48 kg/m^(3))。测试了三种国产芳纶纸制备的柔性蜂窝的物理性能、力学性能、泊松比及阻燃性能,参照了欧洲复材(EC)相同规格的柔性芳纶纸蜂窝力学性能指标值,且与现有相同规格的正六边形芳纶纸蜂窝(ACCH-2I-2.75-48)和过拉伸芳纶纸蜂窝[ACCH-2I-2.75-48(OX)]的力学性能指标进行了对比。测试结果表明,五边形柔性蜂窝孔格规整,外观无缺陷,物理性能稳定,平面压缩强度、剪切强度和剪切模量达到了EC柔性蜂窝的指标值要求,力学性能达到批次间稳定,蜂窝在纵向和横向均具有良好的柔性且阻燃性能优异。结果证明,五边形柔性芳纶纸蜂窝的制造工艺已完备,研制的五边形柔性蜂窝具有优异和稳定的综合性能,满足作为夹层结构材料芯材的基本要求。

固化循环热历程对芳纶纸蜂窝芯材尺寸收缩的影响

在芳纶纸蜂窝夹芯结构的修理过程中,需对蜂窝零件进行多次加热固化,这可能会导致蜂窝芯材的尺寸收缩,从而导致零部件产生凹陷。因此,有必要研究固化循环热历程对芳纶纸蜂窝芯材尺寸收缩的影响规律,为飞机复合材料芳纶纸蜂窝夹芯结构的修理填补方案提供参考依据。研究了不同修理固化温度及固化循环次数对国产及国外几种芳纶纸蜂窝芯材尺寸收缩的影响。通过对每次固化后的蜂窝芯材尺寸进行测试,探究蜂窝芯材的收缩规律。结果表明,经中高温(121℃)和高温(177℃)下修理固化循环多次后,国产与国外的蜂窝芯材的尺寸收缩程度均明显高于经中低温(93℃)和低温(66℃)固化加热循环后的收缩程度;经5次修理加热循环后,几种蜂窝芯材的尺寸收缩程度均明显高于第1次修理固化后的收缩程度;对于相同厚度的国产和国外蜂窝芯材,经多次固化循环后,国产蜂窝芯材的收缩程度更低。总体而言,芳纶纸蜂窝芯材在常见修理温度下多次热历程循环后,蜂窝芯材加热后的收缩程度较小,具有良好的尺寸稳定性,能够较好地满足蜂窝夹芯结构多次修理填补的需求。

工业内窥镜在芳纶纸蜂窝质量检验中的应用

芳纶纸蜂窝产品具有孔格数量多、高度不均一等特点,针对芳纶纸蜂窝产品表面质量检验方法中目视法检测效率低、精度低等问题,分析市场常见的工业内窥镜应用于芳纶纸蜂窝孔格内表面质量检验检测中的可行性。通过实际验证,采用工业内窥镜对芳纶纸蜂窝孔格进行表面质量检验,可以拓宽目视法的观察范围,提高芳纶纸蜂窝表面质量检测的效率和准确度。

芳纶Ⅲ纸及蜂窝的性能研究

实验以自制芳纶Ⅲ纸和聚酰亚胺树脂为原料,制备不同上胶量的芳纶Ⅲ纸蜂窝格壁材料,并制备芳纶Ⅲ纸蜂窝。实验结果表明,芳纶Ⅲ纸的拉伸强度、弹性模量和断裂伸长率均随着树脂上胶量的增加先上升后下降,撕裂度随着上胶量的增加先大幅度下降后缓慢上升,综合力学性能在上胶量为29.80%时达到最优,其中拉伸强度为102.7 MPa,弹性模量为6736 MPa,断裂伸长率为1.78%。芳纶Ⅲ纸蜂窝经过异面压缩破坏后,蜂窝结构的正六边形孔格发生了较小程度的变形,孔格壁产生较小幅度的形变和脱胶现象,表面胶层发生开裂。芳纶Ⅲ纸蜂窝的异面压缩强度实测值与塑性坍塌计算模型所得的理论值对应性较好。

芳纶纸结构性能及其对蜂窝力学性能的影响

芳纶纸是制作芳纶纸蜂窝的关键原材料,纸张的结构和性能对蜂窝的性能有着重要的影响。间位芳纶纸表面呈膜状,结构紧密,而对位芳纶纸结构相对疏松,浸渍树脂可以进入纸张内部。影响芳纶纸蜂窝模量最重要的纸张性能是浸渍树脂后纸张模量与厚度的乘积,即Est值。对应相同规格蜂窝,对位芳纶纸的Est值明显高于间位芳纶纸,蜂窝的压缩和剪切模量也较高。对位芳纶纸蜂窝的压缩和剪切强度也都高于间位芳纶纸蜂窝。

芳纶纸蜂窝力学性能与纸张性能相关性的研究

研究了芳纶纸蜂窝压缩模量E和剪切模量G与孔壁材料性能的相关性,并验证了Kelsey等提出的蜂窝压缩和剪切力学模型。结果表明,蜂窝孔壁材料的弹性模量与厚度的乘积Est是影响蜂窝平压模量的关键性能参数,Est值随着酚醛树脂上胶量的增加而增大,E也随着酚醛树脂上胶量的增加而增大;蜂窝孔壁材料剪切模量与厚度的乘积Gst是影响蜂窝剪切模量G的关键性能参数,Gst值随着酚醛树脂上胶量的增加而增大,G也随着酚醛树脂上胶量的增加而增大。

填充蜜胺泡沫芳纶蜂窝复合芯吸声性能研究

制备了蜜胺泡沫填充芳纶蜂窝复合芯,分析了复合芯的吸声机理,考察了复合芯的密度和厚度对吸声性能的影响。结果表明,在较高频率范围内,复合芯的吸声系数高于蜜胺泡沫;随着复合芯的密度及厚度的增大,复合芯在低频下的吸声性能逐步增大;当复合芯密度和厚度分别为78 kg/m3及20 mm,其平均吸声系数可达0.61,是一种优异的工程吸声材料。

芳纶纸蜂窝及其夹层结构的研究进展

本文综述了目前芳纶纸蜂窝及其夹层结构在制备、性能以及应用方面的研究成果及进展,指出芳纶纸蜂窝以其各项优异的性能广泛的应用于各行业中,并且逐步成为不可或缺的材料之一。芳纶纸是制备蜂窝材料及其夹层结构的最根本原材料,其国产化迫切需要进行。

2mm短切碳纤维吸波涂层的制备与吸波性能

基于雷达吸波涂层薄、轻、宽、强的要求,以2 mm短切碳纤维为吸收剂,水性聚氨酯为基体树脂,制备了碳纤维吸波涂层,将芳纶纸蜂窝与碳纤维吸波涂层进行匹配,并采用矢量网络分析仪测试了涂层的吸波性能。结果表明,单层碳纤维吸波涂层在厚度较薄时吸波性能较差,添加匹配层后性能有所改善。将不同碳纤维含量的吸波涂层与芳纶纸蜂窝进行匹配,制备了多层匹配碳纤维吸波涂层,涂层的吸收强度和有效吸收带宽均得到明显提升,通过调整碳纤维涂层和芳纶纸蜂窝的匹配方式,复合涂层在4.1~13.6 GHz频率范围内均能实现有效吸收。

芳纶蜂窝夹芯复合材料耐环境性能研究

研究了不同封边工艺制作的芳纶蜂窝夹芯板材的耐环境性能,包括耐湿热性能、浸水实验及耐盐雾老化性能。实验结果表明:湿热环境对夹层复合材料的平拉强度、剥离强度会造成不同程度的负面影响,而盐雾环境的影响相对较小。通过比较,在力学性能方面,树脂封边工艺具有更好的耐湿热性能,将此工艺应用于产品可以提升芳纶蜂窝夹芯复合材料的耐环境性能。

对位芳纶蜂窝芯与间位芳纶蜂窝芯的性能对比研究

对比了使用对位芳纶纸制备的HN系列蜂窝芯与间位芳纶纸制备的YT系列蜂窝芯的主要力学性能及抗燃烧性能。结果表明,由对位芳纶纸制备的HN系列蜂窝芯的主要力学性能远远优于间位芳纶纸制备的YT系列蜂窝芯,但其抗燃烧性能仍有待改进。

高密度芳纶纸蜂窝的磨削试验

高密度芳纶纸蜂窝是航空航天领域常用的减重复合材料,由韧性较大的芳纶纤维和含量较高的脆性树脂固化而成,固化成型后很难加工。为了满足其加工需求,根据该材料的组成成分和结构特点,用金刚石砂轮进行高密度蜂窝的磨削加工工艺试验,归纳出其在磨削加工后出现的3种典型加工特征形貌,即双层芳纶纸变宽形貌、未分离切屑和纤维拔出;并通过单因素试验法,研究磨削速度、进给速度和磨削深度对其表面形貌的影响。试验结果表明:不同工艺参数对高密度蜂窝加工形貌的影响差异较大。当磨削速度由5.2m/s提高至20.9m/s时,3种特征形貌均得到改善;当进给速度从50mm/min提升为350mm/min时,纤维拔出数量增多;当磨削深度从0.1mm增加为0.9mm时,未分离切屑的平均宽度变大。

国产对位芳纶纸蜂窝与NH-1蜂窝性能的对比研究

对国产对位芳纶纸与T412 Nomex纸分别制作的3种规格蜂窝,并进行了主要物理和力学性能对比分析。结果表明,国产对位芳纶纸蜂窝主要性能优于T412 Nomex纸的NH-1蜂窝,基本能够满足用户的使用要求,但其对位芳纶纸在制备的精度上仍需要改进。

国产对位芳纶纸蜂窝性能的研究

使用国产对位芳纶纸制造蜂窝,研究了国产对位芳纶纸蜂窝的主要力学性能及物理性能。结果表明:国产对位芳纶纸蜂窝主要力学性能高于杜邦间位芳纶纸蜂窝的性能。

芳纶制品在轨道交通领域的应用概况

文章主要介绍芳纶纸和芳纶蜂窝的性能特点及其在国内外轨道交通领域的应用,并分析了其今后的发展方向。

国内外间位芳纶纸蜂窝性能对比研究

本试验分别对使用国产和进口间位芳纶纸制作的蜂窝芯材进行了常温、高温、湿热老化后力学性能以及垂直燃烧性能研究。试验发现,中、高密度国产NHA(YT)-1蜂窝各项性能已基本达到并部分超过进口NHA-1蜂窝性能,低密度国产间位芳纶纸蜂窝力学性能与进口间位芳纶纸蜂窝尚存差距,有待改进。结果表明,国产间位芳纶纸已基本达到蜂窝生产要求,实现了重要原材料的国内自主保障。