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鹰鸮羽毛小羽枝结构仿生设计及连续碳纤维增强聚乳酸复合材料3D打印

Bionic Design and 3D Printing of Continuous Carbon Fiber-Reinforced Polylactic Acid Composite with Barbicel Structure of Eagle-Owl Feather

Yunhong Liang, Chang Liu, Qian Zhao, Zhaohua Lin, Zhiwu Han, Luquan Ren · Jilin University
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期刊 / 来源Materials
卷/期/页14 / 13 / 3618-3618
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关键词:仿生设计连续碳纤维增强聚乳酸3D打印小羽枝结构抗冲击性能力学性能

摘要整理

受鹰鸮羽毛轻质高强特性的启发,成功制备了具有小羽枝结构的仿生连续碳纤维增强聚乳酸(CF/PLA)复合材料,并通过3D打印技术实现。鹰鸮羽毛在外部载荷作用下,小羽枝与中轴之间的夹角减小,耗散部分能量,为仿生羽毛结构模型奠定基础。该模型采用一定排列角度的连续碳纤维进行设计。仿生结构模型设计参数的变化显著影响3D打印仿生复合材料的力学性能。沿拉伸方向的连续碳纤维含量相对较低,限制了仿生复合材料拉伸强度的提升;但由于连续碳纤维的多角度排列设计,有效阻碍了裂纹在仿生复合材料中的扩展,表现出优异的抗冲击性能。该仿生羽毛设计方法和CF/PLA复合材料3D打印工艺的可行性,为其在高冲击载荷应用领域的拓展提供了技术基础。

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