无损检测技术在纤维增强聚合物复合材料机械损伤监测中的应用进展

本文综述了近年来应用在纤维增强聚合物复合材料中无损检测技术的研究成果,分析比较了超声波技术、图像处理技术、基于X射线的无损检测技术(X射线摄影、X射线断层摄影技术与X射线暗场成像技术)、红外热成像技术的原理及特性,针对已有的无损检测技术和研究现状,对纤维增强聚合物复合材料无损检测技术未来的发展方向和应用进行了展望。

阻燃微胶囊改性玻璃纤维增强聚合物基复合材料阻燃性能与冲击性能研究

为了提高玻璃纤维增强聚合物基复合材料(GFRP)的阻燃性能,采用由微流控技术制备的FR-PN@ETPTA阻燃微胶囊改性环氧树脂基GFRP。采用垂直燃烧试验、锥形量热试验和落锤试验,研究阻燃微胶囊FR-PN@ETPTA对GFRP阻燃性能、燃烧性能和抗冲击性能的影响。试验结果表明:阻燃微胶囊FR-PN@ETPTA能明显提高GFRP的阻燃性能,相比FR-PN阻燃剂,添加阻燃微胶囊FR-PN@ETPTA的GFRP表现出更好的燃烧行为,当添加量为10wt%时,阻燃效果最佳;阻燃微胶囊FR-PN@ETPTA的加入能有效降低阻燃剂对GFRP抗冲击性能的负面影响,添加了10wt%阻燃微胶囊FR-PN@ETPTA的GFRP抗冲击性能最佳。

环境温度对超高韧性地聚合物复合材料抗冲击性能的影响

研究了不同NaOH溶液浓度(8、10、12、14 mol/L)的超高韧性地聚合物复合材料(UHTGC)在常温(20℃)、高温(50、100、200℃)、低温(-20、-40、-60℃)环境下的抗冲击性能。结果表明:在常温环境下,随着NaOH溶液浓度的增大,UHTGC试件的抗冲击性能呈先增后降的趋势,最佳NaOH溶液浓度为12 mol/L;在高温环境下,随着NaOH溶液浓度的增大,UHTGC试件的抗冲击性能不断提高,当NaOH溶液浓度为14 mol/L时,UHTGC试件的峰值冲击荷载和冲击耗能均相对最大;在低温环境下,随着NaOH溶液浓度的增大,UHTGC试件的峰值冲击荷载呈先增后降的趋势,冲击耗能呈增大趋势,另外,随着低温温度的降低,UHTGC试件的冲击耗能逐渐增大。

RTP-PVA混杂纤维的工程水泥基复合材料干缩性能试验研究

为研究回收轮胎聚合物(recycled tyre polymer,RTP)和聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)混杂纤维对工程水泥基复合材料(engineered cementitious composites,ECC)干缩性能的影响,对RTP-PVA混杂纤维总体积分数为2.0%的ECC进行流动性、直接拉伸和干缩试验,并分析混杂纤维作用机理和干缩计算模型.结果表明:RTP纤维替代率为12.5%~50%对ECC流动性影响不大,比单掺PVA纤维的ECC流动性降低1.09%~3.69%.ECC的抗拉强度随RTP纤维替代率的增加而降低,不同比例的混杂纤维比单掺PVA纤维的ECC抗拉强度降低了23.6%~56.6%.不同比例混杂纤维ECC干缩率曲线趋势相近,7 d时干缩率为28 d时的80.92%~82.77%.ECC的干缩率随RTP纤维替代率的增加而降低,28 d时不同RTP纤维替代率的混杂纤维比单掺PVA纤维的ECC干缩率降低了0.80%~2.09%.RTP-PVA混杂纤维可在ECC中协同发挥作用抑制基体干缩,结合试验结果得到适合RTP-PVA混杂纤维ECC的指数型干缩预测模型.

纳米颗粒填充玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的力学性能

为探究纳米颗粒[纳米氧化铁(NFe)、纳米二氧化硅(NS)、多壁碳纳米管(MWCNT)]填充玻璃纤维增强环氧树脂复合材料(GFRP)的力学性能,对纳米颗粒质量分数分别为0.1%、0.2%、0.5%、1.0%的纳米颗粒/GFRP材料开展了拉伸、压缩、弯曲及冲击力学性能试验,并结合扫描电镜(SEM)分析了纳米颗粒的种类及质量分数对试件力学性能的影响规律。结果表明,随着纳米颗粒质量分数的增加,试件拉伸强度均先增大后降低,纳米颗粒的良好分散性及与树脂间的黏聚力能够提升试件的拉伸强度,但过量纳米颗粒的掺入会形成积聚现象,使得试件拉伸强度降低。相较于GFRP试件,掺入纳米颗粒的质量分数为0.1%、0.2%、0.5%和1.0%时,MWCNT/GFRP抗压强度的增幅分别为25.31%、36.04%、26.84%和27.25%,弯曲强度的增幅分别为58.74%、63.21%、40.89%及43.11%,纳米颗粒的掺入使得试件抗压强度、弯曲强度、冲击强度均得到改善,颗粒种类及质量分数的不同使得试件力学性能提升效果存在差异。SEM试验结果表明,外荷载作用下纤维出现断裂、分层现象,纤维与纳米颗粒间存在的摩擦效应增强其力学性能,颗粒的积聚使得试件力学性能降低。

有机纤维对工程地聚合物复合材料早期力学性能的影响

研究了分别单掺与混掺PVA纤维和POM纤维对工程地聚合物复合材料(以下简称EGC)早期力学性能的影响,并进行了XRD和SEM分析。结果表明:单掺PVA纤维能较好地提高EGC的抗折强度;单掺POM纤维对EGC弯折次数的提高效果明显;与单掺纤维相比,混掺适量PVA纤维和POM纤维能够更加均衡地改善EGC的脆性;PVA纤维主要通过与基体间的黏结作用改善EGC的脆性;POM纤维主要通过与基体间的摩擦、切削作用消耗断裂能,从而改善EGC的脆性。

碳纤维增强聚合物基复合材料雷击损伤研究进展

目前航空航天飞行器使用较多的碳纤维增强聚合物基复合材料(CFRP)结构在遭遇雷击等强电磁环境时,往往表现出更严重的损伤和破坏。总结了针对CFRP雷击损伤特性开展的理论和试验研究,揭示了雷电流作用下CFRP直接损伤的形成机理,并从不同角度探讨了影响CFRP直接雷击损伤的因素。此外,对雷电冲击后的复合材料剩余强度问题进行了分析。未来继续开展CFRP直接雷击损伤研究工作时,仍需进一步考虑实际雷电环境下电流的综合影响。

雷电流A分量作用下碳纤维增强聚合物基复合材料的损伤研究

为了分析碳纤维增强聚合物基复合材料(CFRP)在雷电流A分量下的损伤特性,对CFRP开展了标准化人工雷电实验,并建立了CFRP雷击损伤的电-热耦合有限元仿真,对比分析了不同峰值雷电流A分量下CFRP表观损伤、C扫内部损伤和仿真损伤结果。结果表明,不同峰值电流作用下CFRP的雷击损伤模式相同,雷电通道中的电荷和复合材料各向异性热电属性共同决定了雷击损伤的分区特性;复合材料各向异性热电属性影响内部电场和温度场分布,形成方向性极强的热损伤形态,且峰值电流会直接影响CFRP雷击热损伤程度。

天然植物纤维增强热塑性复合材料的研究进展

由石油化工原料制备的纤维材料的广泛应用导致环境污染问题日益严峻,研发绿色环保的新型纤维材料迫在眉睫。天然植物纤维具有可再生和可降解的特点,在当前强调绿色发展的背景下备受关注,在增强热塑性复合材料领域具有广阔的应用前景,使用天然植物纤维复合热塑性高分子聚合物制备性能优异的复合材料已经逐步发展为一项成熟的技术。该文总结了天然植物纤维结构和改性对复合材料性能的影响,综述了近年来天然植物纤维增强可降解和不可降解热塑性复合材料性能的应用进展,展望了天然植物纤维与可降解塑料复合材料的工业化前景。

碳纤维增强树脂基复合材料的层间颗粒增韧技术研究进展

碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)具有高强高模的优点,被广泛应用于汽车、体育、船舶、航空航天等领域,达到了材料轻量化的要求。目前使用较多的树脂基体以环氧树脂(EP)等热固性树脂为代表,普遍存在脆性大、韧性差的问题,导致复合材料层合板容易在层间发生开裂。层间增韧是一种有效的增韧方式,它可以在不改变基体树脂粘度的情况下对特定区域进行增韧,提高材料的断裂韧性。本文介绍了层间断裂模式并总结了层间断裂韧性(ILFT)测试的数据处理方法,总结了聚合物颗粒与无机纳米颗粒(主要是碳纳米管)的颗粒种类、增韧机制、引入方式,并主要通过层间断裂韧性评价了各种颗粒的增韧效果。

研究人员开发出一种新型纤维素增强纤维复合材料

德国纺织和纤维研究所与项目合作伙伴CG TEC、Cordenka、ElringKlinger、FiberEngineering和Technikum Laubholz正在开发一种具有纤维素增强纤维的新型纤维复合材料(CELLUN)。该材料的基体是一种热塑性纤维素衍生物,可以用热压或拉挤等工业加工方法进行加工。CELLUN由可再生生物聚合物制成,可以在制造工业模塑部件时取代玻璃纤维或碳纤维。有机薄片越来越多地被用于快速增长的纤维复合材料轻量化结构领域。

纤维增强热塑性复合材料拉挤制品缺陷的分析

因拉挤成型工艺过程中存在诸多复杂因素,导致拉挤制品出现各种影响其力学性能和使用寿命的缺陷。通过优化纤维增强热塑性复合材料拉挤工艺等一系列措施,可有效控制拉挤制品缺陷,提高拉挤制品质量。本研究首先对纤维增强热塑性复合材料的定义、分类、特点、性能及制备工艺进行概述,其次对拉挤成型工艺的原理、设备流程、质量影响因素及应用进行探讨,并针对拉挤制品的缺陷类型、表现形式进行重点分析,探讨其形成机理及其对性能的影响,介绍缺陷检测与表征方法,最后提出基于原材料、工艺参数和设备设计优化及采用缺陷修复措施控制缺陷的方法。结果表明,在精确控制工艺参数和优化设备设计条件下,拉挤制品质量显著提高。

《纤维复合材料》学术论文征稿

《纤维复合材料》由国家新闻出版总署批准,国内外公开发行的优秀学术期刊。《纤维复合材料》于1984年创刊,由哈尔滨玻璃钢研究院有限公司主办,国家树脂基复合材料工程技术研究中心协办。主要刊登聚合物基复合材料领域的新材料、新技术、新工艺、新设备、新应用等方面的研究与技术论文。经过近50年的发展,《纤维复合材料》已发展成为中国复合材料行业广泛认可的技术交流平台和宣传平台,积极推动了中国复合材料行业的技术进步和发展。

《纤维复合材料》学术论文征稿

《纤维复合材料》由国家新闻出版总署批准,国内外公开发行的优秀学术期刊。《纤维复合材料》于1984年创刊,由哈尔滨玻璃钢研究院有限公司主办,国家树脂基复合材料工程技术研究中心协办。主要刊登聚合物基复合材料领域的新材料、新技术、新工艺、新设备、新应用等方面的研究与技术论文。经过近50年的发展,《纤维复合材料》已发展成为中国复合材料行业广泛认可的技术交流平台和宜传平台,积极推动了中国复合材料行业的技术进步和发展。

《纤维复合材料》学术论文征稿

《纤维复合材料》由国家新闻出版总署批准,国内外公开发行的优秀学术期刊。《纤维复合材料》于1984年创刊,由哈尔滨玻璃钢研究院有限公司主办,国家树脂基复合材料工程技术研究中心协办。主要刊登聚合物基复合材料领域的新材料、新技术、新工艺、新设备、新应用等方面的研究与技术论文。

基于碳纳米纸传感器和深度学习的碳纤维复合材料损伤监测

纤维增强树脂基复合材料损伤机理复杂,为保证其长期稳定应用,需要采用先进的健康监测技术对其进行损伤监测。基于碳纳米纸传感器可灵敏监测电阻变化,对碳纤维增强聚合物(carbon fibre reinforced polymer composite,CFRP)复合材料进行冲击损伤监测,并设计出一套基于人工神经网络(artificial neural network,ANN)深度学习算法的损伤监测系统。通过数据分析可知,该系统可长期有效地监测CFRP的损伤发生与位置预测,且损伤位置精确度高达92%。该损伤监测系统可实现对复合材料健康状况的评估。

金属-聚合物及金属-复合材料薄壁结构压印连接技术的研究进展

随着结构轻量化需求的增加,金属-聚合物及金属-复合材料薄壁结构在交通运输和航空航天等多个领域得到广泛应用。压印连接具有高效、节能环保和成本低等优势,为异种材料的连接提供了解决方案。由于聚合物及其复合材料延展性较差,为了减小接头的成形损伤、提高连接效率及接头的力学性能,一些改进的连接工艺相继被提出。为了推动压印连接的工程应用,本文综述了金属-聚合物及金属-复合材料薄壁结构的压印连接技术,对各连接工艺的适用性、成形工艺方法、成形质量影响因素和接头力学性能进行探讨。最后,针对连接工艺设计中亟待解决的问题,展望了压印连接技术的研究方向。

剑麻纤维增强聚合物基复合材料

剑麻是一种价廉质轻、具有高比强度和比模量的天然纤维 ,可用作聚合物复合材料的增强材料。本文作者总结了近年来剑麻 /聚合物复合材料的研究进展 ,介绍了剑麻的结构与性能、表面改性方法及其复合材料力学性能的影响因素等 。

金属纤维/聚合物导电复合材料的性能研究

以铜纤维和不锈钢纤维为导电填料，分别填充ＡＢＳ、ＨＩＰＳ和ＰＰ树脂基体，制得导电复合材料。研究了金属纤维含量及工艺条件对复合材料的导电性能和力学性能的影响。结果表明，选择合适的工艺条件以保证金属纤维有较大的长径比并在树脂中有良好的分散状态，是制造性能优良的导电复合材料的关键。

金属纤维填充聚合物复合材料的导电性能和电磁屏蔽性能

以不锈钢纤维作为填料， 分别与ＡＢＳ和ＰＰ两种聚合物复合制得了电磁屏蔽用导电性高分子复合材料。通过研究复合材料导电性能和电磁屏蔽性能与纤维含量的关系， 发现结晶性的ＰＰ基体比无定形ＡＢＳ基体所需的纤维临界填充量低， 同时ＳＳＦ／ＰＰ的屏蔽效果高于ＳＳＦ／ＡＢＳ复合材料； 此外， 结果还表明这类复合材料对电磁波的屏蔽效果以吸收损耗为主， 反射损耗量较小。