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  • 高溫下的熱塑性碳纖維復材優勢探析

    日期:2024-06-01 14:25閱讀次數:

      熱塑性碳纖維復材相較于熱固性復材,在耐高溫性能上展現出顯著優勢,為航空航天領域帶來革命性應用前景,未來更可望普及至更多行業。為深入了解熱塑性碳纖維復材的高溫穩定性,本文以智上新材料科技研發的CFPPS單向帶制備的層壓板為例,分析了不同溫度與沖擊力條件下的性能差異。

    智上新材料科技CFPPS預浸料
     

     實驗測數據解讀與性能優勢

      溫度與沖擊響應

    CFPPS沖擊下損傷圖

      - 在較高沖擊能量(25J及以上)條件下,高溫(95℃、125℃)較室溫更易造成損傷,歸因于基體軟化和韌性增加。

      - 相同沖擊能量下,溫度越高,CF/PPS層壓板吸能越低,損傷越小;而相同溫度下,沖擊能量越大,損傷加劇。

      - 沖沖力峰值Fmax在95℃時達到最高,得益于CF/PPS的玻璃化轉變溫度(105℃)臨近,增進了材料的抗沖擊力。

      永久壓痕與損傷

    cfpps的沖擊凹痕圖

      - 溫度提升導致層壓板永久壓痕加深,尤其在125℃下更為顯著。

      - 高溫減弱了沖擊能量對損傷的作用,故25J沖擊下的凹痕增加小于15J。

      外部與內部損傷形態

      - 室溫下,CF/PPS層壓板損傷輕微,主要為纖維斷裂、裂紋與拉出。

      - 95℃時,因玻璃化,正面韌性斷裂與塑性變形增多,背面裂紋減少;125℃,基體更軟,塑性變形顯著,但裂紋傳播受限。

    CFPPS層壓板沖擊表面和背面

      - 高能量沖擊下,損傷模式復雜,室溫損傷最重,而95℃與125℃損傷沿橫向擴展,顯示塑性變形。

      分層面積與內部損傷

    CFPPS層壓板內部損傷圖

      - 隨溫度升高,相同沖擊能量下的分層面積減小,尤以15J沖擊下降低顯著。

      - 低溫下,溫度更有效抑制分層面積增長,且內部裂紋模式受溫度影響,15J時室溫下較少,而95℃與125℃顯著塑性變形。

      通過詳盡的分析,熱塑性碳纖維復合材料在不同溫度下的性能表現,特別是耐高溫下的優異耐沖擊、抑制損傷能力,為設計者提供了寶貴參考。這些發現不僅鞏固了熱塑性碳纖維在高性能領域的應用基礎,還指明了其在多維度發展的潛力,預示著未來的熱塑性碳纖維復合材料將在更廣泛的領域展現其獨特魅力與價值。

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