纤维取向对黄麻-香蕉纤维混杂复合材料层板力学性能、层间剪切强度和断裂性能的影响

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黄麻纤维和香蕉纤维作为可生物降解的绿色纤维，正逐步取代合成纤维在纤维增强复合材料中的应用。黄麻和香蕉两种天然纤维的混杂集成具有改善复合材料在次承力结构应用中性能的潜力。本研究采用热压成型工艺，将等量的单向黄麻纤维和香蕉纤维按四种不同纤维取向[(0/0)₃ₛ、(0/45)₃ₛ、(0/90)₃ₛ和(+45/-45)₃ₛ]铺层，嵌入酚醛树脂中制备混杂层板。按照ASTM标准进行拉伸、弯曲、冲击、层间剪切强度(ILSS)和单端缺口弯曲试验，评估纤维取向对天然纤维混杂复合材料(NFHCs)的影响。实验结果表明，改变纤维取向[(0/0)₃ₛ]对NFHC层板力学性能的降低影响最大，降幅达39%。此外，(0°/0°)₃ₛ复合材料的拉伸强度、杨氏模量、冲击强度、ILSS和断裂韧性均比其他取向提高37%。通过扫描电子显微镜(SEM)观察拉伸、弯曲和冲击断裂试样，深入理解了天然纤维混杂复合材料中由层间纤维取向差异引起的纤维-基体失效行为。

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