结构/屏蔽一体化复合材料研究现状及发展趋势

面对电子设备和系统的综合性迫切需求,现有电磁屏蔽材料在屏蔽效能、带宽、密度、强度以及极端环境适应性等方面各有优缺点,结构/屏蔽一体化复合材料已成为近几年电磁防护材料技术领域的研究重点和热点。重点介绍了国内外在结构/屏蔽一体化复合材料方面的研究情况,并对铝镁合金、树脂基电磁屏蔽复合材料等典型结构/屏蔽一体化复合材料的发展趋势进行展望。

一体化复合材料动车组雷电效应仿真

传统金属结构的车体,由于其电磁屏蔽性能好,且雷电防护的设计和验证方法都已趋于完善,因此遭受雷电损伤的概率小。相比于传统的金属材料车体,将复合材料应用于动车组一体化结构设计时,由于复合材料的各向异性,使得其导电性和导热性能都较差。在遭遇雷击时,会出现雷电流引流不及时带来的车体表面结构烧蚀、进入车体内部的耦合大电流和高电压对车内设备和人员等带来巨大的安全隐患。以云地首次回击电流波形A为仿真输入,借助电磁仿真软件CST分析了全铝合金和碳纤维复合材料列车头车在遭受雷电电磁环境时车体表面电流和车内电磁辐射环境的分布情况。同时。对仿真结果进行了分析并提出了一些防护措施和防护建议。能够为一体化复合材料动车组雷电防护设计提供一些设计指导。

复合材料带缠绕张力参数对碳/酚醛材料层间剪切强度影响研究

目前缠绕工艺参数对制品层间剪切强度的影响研究多集中于3k碳布或高硅氧布为增强体的复合材料,而一体化复合材料喷管制品烧蚀层常采用1k碳布/酚醛材料进行制备。因3k碳布和1k碳布稀疏特性存在本质区别,将影响酚醛树脂固化过程中产生小分子挥发物的排出效率,从而导致制品性能存在差异。为揭示带缠绕张力对1k碳布/酚醛制品层间性能的影响,采用湿法预浸工艺制备1k碳布/酚醛预浸带,基于控制变量法设计缠绕参数,通过数控布带缠绕机缠绕试样环,设计层间剪切测试工装,实现对试样整环的层间剪切强度测试。结果表明,选用张力系数为20N/cm制备的试样环性能最低,平均值为16.996Mpa;张力系数在30N/cm至70N/cm范围内,制品层间剪切强度波动较为平缓,无明显变化趋势。

用于共注射RTM工艺的环氧树脂和酚醛树脂的工艺特性

研究了用于共注射RTM工艺制备承载／隔热／防热一体化复合材料的酚醛树脂和环氧树脂的工艺特性。以苯并嗯嗪为防热层的酚醛树脂基体，研究得到了满足共注射工艺条件的环氧树脂体系并确定了共注射的工艺窗口。研究结果表明，以E44为基体树脂、以GA327改性芳胺为固化剂所构成的环氧树脂体系可作为承载层的基体树脂和苯并嗯嗪树脂进行共注射，其其注射的工艺窗口温度为85～90℃，在此温度范围内，环氧树脂体系和低粘度保持时间大于加min，满足了共注射RTM成型一体化复合材料的基本工艺要求。