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连续碳纤维磁电复合材料的混合3D打印及其实时载荷传感与能量吸收应用

Hybrid 3D Printing of Continuous Carbon Fiber Magneto‐Electric Composites for Load Real‐Time Sensing and Energy Absorption

Xiaojun Chen, Peng Chen, Jun Shi, Zhufeng Liu, Pengyu Zhang, Yan Wang, Yu Zhang, Chunze Yan, Lei Yang, Bin Su · Huazhong University of Science and Technology
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期刊 / 来源Advanced Functional Materials
卷/期/页35 / 39
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关键词:连续碳纤维磁电复合材料混合3D打印三重周期极小曲面能量吸收载荷传感功能复合材料波能转换

摘要整理

连续碳纤维(CCF)因其高强度、高模量、轻质和化学稳定性等优势在众多关键应用领域具有重要前景。然而,在大多数研究和应用中,CCF主要用作承载结构部件,其优异的导电性能尚未得到充分开发。为进一步挖掘CCF的导电优势并拓展其应用潜力,本研究采用混合3D打印技术制备了一系列具有三重周期极小曲面(TPMS)孔隙结构的CCF磁电功能复合材料。基于TPMS孔隙结构设计策略,该工作展示了CCF功能复合材料的动态冲击能量吸收性能,吸收效率超过49%。通过建立动态载荷与输出电信号的关联关系,实现了动态载荷传感,与载荷的线性相关性良好,R²值高达0.99。该设计理念进一步应用于船体制造,用于吸收波浪能量并将其转换为电信号。打印的船体能够感知水波,峰值传感电流达10 µA。本研究提出的方法和见解为CCF应用领域的拓展提供了重要参考价值。

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