不同鋪層下的熱塑性碳纖維板力學性能研究

　　研究不同鋪層的力學性能對于我們理解材料的行為和性能至關重要。不同鋪層的力學性能可以影響材料的強度、剛度、耐久性以及其他關鍵特性。通過深入研究不同鋪層的力學性能，我們能夠優化材料的設計和應用，提高產品的質量和性能。這種研究也為我們提供了改進材料制造和工程設計的機會，以滿足不斷變化的需求和挑戰。隨著熱塑性碳纖維熱度變高，對于這種復合材料的鋪層性能影響也成為了大家關心的問題。 　　本文我們是以長纖連續碳纖維+聚醚醚酮的單向預浸帶(碳纖維含量60%)為基礎，通過四種鋪層方式來看其性能影響，鋪層的方式看上圖，分別為A型0°/90°鋪放、B型混編、C型0°鋪放、D型90°鋪放。
　　聚醚醚酮(PEEK)是一種高性能的工程塑料性樹脂材料，具有良好的熱穩定性和耐化學腐蝕性，以及優異的機械性能和耐磨性，同時還具有較低的摩擦系數和良好的自潤滑性能。長纖連續碳纖維是非常理想的增強體材料，當與聚醚醚酮一起制成高性能復合材料時，能明顯提高聚醚醚酮樹脂的力學性能、使用溫度等，可以進一步拓展PEEK的應用領域。
　　通過上圖可以看到同樣是碳纖維纖維含量60%的碳纖維預浸料的不同鋪放方式的層合板材的拉伸、彎曲和沖擊強度柱狀圖。拉伸性能的表現上面，拉伸測試中是夾持測試，那由于C型0°鋪放板材樣品在測試拉伸性能時，不容易夾持維易產生脫皮現象，無法得到準確的拉伸性能數據。那我們能夠看出A/B/D型的性能表現，這里面分析的話，抗拉伸性能主要是跟軸向增強纖維有關系，那C型0°鋪放板材的軸向增強纖維數量是遠遠多于其他三種板材,故可以推測C型板材的拉伸性能在四種板材中最優。
　　四種鋪層方式的熱塑性碳纖維板是以C型0°鋪放板材表現比較好，因為這種鋪層方式下，內部增強體纖維數量是遠高于其他三種板材，所以其力學性能會更好，這也是碳纖維高性能優勢凸顯的原因。 　　那對于B型的混編類型，進行特定的分析，整個的性能不能完全凸顯出來，更多的是因為在編織交疊的時候，會出現一定高度的循環升降，這將造成層與層之間的黏結性降低,而且還會造成板材中的纖維彎曲和應力集中。當受到外界作用力時，碳纖維彎曲現象使材料的增強纖維不能充分發揮作用。由于編織預浸帶的銜接處有高度差,會使板材受到剪切力的作用，從而導致B型板材力學性能下降。對于D型板材，纖維取向方向與受力方向垂直，無法起到增強效果。那A型是0°/90°鋪放，好像是跟B型類似，但是因為避免了交織出現高度差，所以在整個的性能表現要高于B型。以三種性能都相對較低于C型。推薦閱讀：熱塑性樹脂+長纖連續碳纖維的強強聯手
　　總結下來：熱塑性碳纖維板材的力學性能與模壓過程中浸漬帶的鋪放方式有關。C型板材由于其軸向受力纖維的數目最多其各項性能相對最優，A型板材(0°/90°) 次之，B型板材(混編)雖然規整美觀，但由于在編織交疊處的高度升降產生纖維彎曲和應力集中現象，所以其性能并不是較優，各項性能都相對較差的是D型板材。