碳纳米管增强聚合物基混杂复合材料的粘弹性和力学性能研究——基于吸湿热蠕变

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本研究提出了一套实验与数值相结合的方法，用于研究不同吸湿热条件对纳米复合材料蠕变应变、粘弹性性能以及纳米复合材料基碳纤维增强复合材料（CFRP）混杂复合材料力学性能的影响。采用超声探针破碎仪将多壁碳纳米管随机分散于环氧树脂中，以最小化团聚现象。利用动态力学分析（DMA）在不同吸湿热条件下对纳米复合材料样品进行蠕变测试。采用Findley幂律模型获得纳米复合材料的长期蠕变行为，利用Prony级数确定纳米复合材料在频域内的粘弹性性能。研究表明吸湿膨胀系数（CME）与含水量无关，因此也确定了纳米复合材料的CME值。采用材料强度学和Saravanos-Chamis微观力学（SCM）模型获得混杂复合材料在不同吸湿热条件下的力学性能。研究结果表明，与传统CFRP基复合材料相比，在纳米复合材料和混杂复合材料中加入多壁碳纳米管能够显著提高储存模量和损耗因子（tan δ），特别是在吸湿热条件下性能改善更为明显。该研究为设计和优化在复杂服役环境下的高性能复合材料提供了重要的理论基础和实验依据。

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