微米、微纳米及纳米级芳纶纤维夹层对碳纤维增强复合材料弯曲性能的对比研究

摘要整理

层间脱层严重限制了碳纤维增强复合材料（CFRP）的面外承载能力，成为其结构应用中的关键难题。虽然采用芳纶纤维进行层间增强已成为缓解脱层问题的有效方法，但芳纶纤维尺寸和面密度对增强CFRP弯曲性能的影响仍需深入探索。本研究通过三点弯曲试验，系统调查了不同形态芳纶纤维（短芳纶纤维、芳纶纸浆和芳纶纳米纤维）对CFRP的增强潜力。研究结果表明，短芳纶纤维和芳纶纸浆的增强效果优于芳纶纳米纤维，这是因为其纤维长度最优，更有利于纤维桥接机制的发挥。采用0.16 g/m²短芳纶纤维增强的试样获得最高弯曲强度，相比未改性试样提高了20.9%。增加面密度会导致夹层厚度增加，反而对弯曲强度产生负面影响。研究结果为CFRP工业制造中芳纶纤维的优化应用提供了重要参考，兼顾了增强效果与工艺效率的平衡。

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