復(fù)合材料中三維編織碳纖維增強(qiáng)體的性能特點(diǎn)

       作者對(duì)復(fù)合材料中的碳纖維增強(qiáng)方式進(jìn)行了論述，三維編織碳纖維增強(qiáng)體具有整體性和可適應(yīng)構(gòu)件多種外形的特點(diǎn)，由其復(fù)合成的材料避免了方向性，使復(fù)合材料具有優(yōu)良的綜合性能。

       在工程上，復(fù)合材料主要是指為克服單一材料的某些弱點(diǎn)，充分發(fā)揮材料的綜合性能，將一種或幾種材料用人工的方法均勻地與另一材料結(jié)合而成的一種工程材料。按復(fù)合形式不同可分為三類：1纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，2層合復(fù)合材料，3顆粒復(fù)合材料。目前以纖維增強(qiáng)復(fù)合材料發(fā)展較快，應(yīng)用最廣。材料經(jīng)過(guò)復(fù)合后，有的性能指標(biāo)往往超過(guò)了各組成材料性能的總和。復(fù)合已成為改善材料性能的一種有效手
段，并引起人們的重視。有人預(yù)言，21世紀(jì)是進(jìn)入復(fù)合材料的時(shí)代。

       碳纖維、聚乙烯纖維、芳綸14(國(guó)外叫PRD或Kevlar)纖維等是先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料中最常用的高性能增強(qiáng)纖維，尤其是碳纖維的應(yīng)用發(fā)展最快。碳纖維增強(qiáng)體復(fù)合材料一直是被區(qū)分為長(zhǎng)（連續(xù)）纖維和短纖維來(lái)加工的，纖維長(zhǎng)度可從300 - 400m到幾個(gè)毫米不等，過(guò)去十幾年中，人們?cè)诟倪M(jìn)不同種類的碳纖維復(fù)合材料加工方法和性能方面投入了大量的研究，從預(yù)浸料處理到模塑法加工，從短纖維混料注射加工到層壓成型，力求為這種性能優(yōu)良的材料尋找到最佳的加工方法。研究表明，長(zhǎng)碳纖維有其抗沖擊性能方面的優(yōu)越性，但與短切纖維比較又有加工困難的缺點(diǎn)。目前的發(fā)展趨勢(shì)是，長(zhǎng)碳纖維復(fù)合材料在加工上繼續(xù)完善新工藝方法，短切碳纖維復(fù)合材料則向具有更高沖擊和拉伸等性能方向發(fā)展。

       應(yīng)該說(shuō)明，碳纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合材料是各向異性非均質(zhì)材料。由于纖維和基體是形狀和性能完全不同的兩種材料，它們之間的界面又具有分割作用，因此它不是連續(xù)和均質(zhì)的，其力學(xué)性能是各向異性的。特別是長(zhǎng)碳纖維或纖維制品增強(qiáng)的復(fù)合材料更為突出。因此在作強(qiáng)度和剛度設(shè)計(jì)時(shí)不能完全按金屬的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行。

       長(zhǎng)、短碳纖維增強(qiáng)兩種方式對(duì)復(fù)合材料性能的影響比金屬更為復(fù)雜。一般來(lái)說(shuō)，除了纖維和基體材料本身的性能以及它們之間界面的結(jié)合牢固程度外，對(duì)于復(fù)合材料，碳纖維的排列方向?qū)⑵饹Q定性的作用，沿碳纖維排列方向受力最大。試驗(yàn)結(jié)果表明，順纖維方向比垂直方向的抗拉強(qiáng)度大40倍。為了消除復(fù)合材料方向上的受限性，研究人員開始對(duì)三維編織碳纖維進(jìn)行研究。

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