非织造碳纤维织物夹层增强碳纤维复合材料的层间断裂韧性和导电性能研究

摘要整理

采用表面活性剂辅助分散和过滤方法制备了不同纤维长度的非织造碳纤维织物（NWCT），并将其作为夹层材料用于增强碳纤维增强复合材料（CFRP）层板的抗分层性能和导电性能。NWCT对CFRP层板I型和II型层间断裂的增韧效果与纤维长度密切相关：短碳纤维（0.8 mm）在I型层间断裂韧性提升方面表现更优，而长碳纤维（4.3 mm）对II型层间断裂韧性的改善贡献更大。与基体复合材料相比，夹层复合材料的弯曲力学性能未见降低。更值得注意的是，夹层复合材料在面内和厚度方向的导电性能均显著提高。微观分析表明，短纤维能形成更多沿厚度方向排列的三维网络结构，相比长纤维具有更多纤维桥接、纤维拔出和基体变形机制，在裂纹扩展过程中提供更有效的增韧作用，并显著改善厚度方向的导电性能。该研究为开发具有多功能性能的高性能复合材料提供了新的思路。

相关论文