拉伸速率对碳纤维单丝拉伸性能的影响

碳纤维单丝直径通常小于10μm,拉断载荷很小,其拉伸试验有别于常规材料.测定了T300-12K碳纤维单丝的拉伸性能,考察了拉伸速率对拉伸性能的影响.结果表明:随着拉伸速率提高,碳纤维单丝拉伸强度明显增大,拉伸强度由拉伸速率为0.1mm/min时的2 699MPa增加到10mm/min时的3 464MPa;表观弹性模量略有增大,大致呈线性规律增加,由拉伸速率为0.1mm/min时的186GPa增加到10mm/min时的209GPa;断裂伸长率随拉伸速率变化不大.

碳纤维单丝强伸性能测试方法研究

通过对各个环节的测试比较,摸索纤维单丝力学性能测试方法,确定碳纤维单丝的最佳试验条件,为工艺调整提供可靠的碳纤维单丝物理性能表征值。

碳纤维纸张电热及温敏性效应研究

碳纤维纸张可作为优良的面状发热材料,若将其作为采暖地板中的电热元件,可实现地板、采暖一体化,具有广阔的市场前景,为避免碳纤维纸张在使用过程中出现安全隐患,需对碳纤维在碳纤维纸张中的电热和负温度系数(NTC)效应的作用机制进行研究。为了探究碳纤维纸张在通电加热条件下电热及电阻随温度变化的规律,采用红外热成像仪、体式显微镜等仪器分析了碳纤维单丝、搭接单丝、平行单丝及碳纤维纸张4种发热单元的电热和温敏效应,结果表明:碳纤维单丝、搭接单丝及碳纤维纸张表面温度变化趋势均随着输入功率的增加呈现线性增加,在单丝平行方向和垂直方向温度均呈GaussAmp方程曲线分布,碳纤维单丝相互距离等于或者小于0.8 cm,即可将两单丝间温度不均匀度控制在1℃以内;通电加热初期,发热单元电阻随温升的增加而急剧下降,当碳纤维单丝加载80 mW功率(即单丝温度接近35℃),纸张加载2000 mW功率(即纸张表面温度接近97℃)时,电阻值变化趋势趋于稳定,表明碳纤维单丝及碳纤维纸张均具有明显的NTC效应,并且发热单元中搭接单丝的NTC效应和电热效应在碳纤维纸张中起着主导作用,这对于创制适宜的采暖地板发热元件具有积极的指导意义。

碳单丝网络单元的力阻实验与建模分析

通过碳纤维网络单丝单元的力阻实验,讨论了碳纤维毡的电阻网络并以2阶碳纤维单丝网络单元为研究对象,对它的力阻特性进行建模分析,分析表明理论电阻值与载荷间存在线性关系,且符合实际值.说明基于电阻网络的力阻传感模型对于碳纤维单丝网络单元的传感特性解耦研究是合适的.

接触电阻受载时的变换规律研究

讨论了依附于树脂基体中碳纤维间在微米尺度下的接触导电现象,分析了不同受载阶段下碳纤维搭接处的电阻响应规律。碳纤维接触处受到外加载荷局部有应变产生时,其接触处电阻的力阻响应规律可分为不同的两个阶段:第1阶段搭接处电阻表现出随着压应变的增大而同步线性地减小;第2阶段中纤维间的接触电阻发展为由隧道效应产生的非接触电阻,随着拉伸载荷的增大,搭接处电阻同步增大。