纤维增强复合材料加工中的毛细管效应：综述

摘要整理

毛细管效应在众多自然和工程系统中起着关键作用，从植物养分输送到功能性纺织品再到热管散热等应用广泛存在。与孔隙网络几何结构明确的纳米或微流体系统不同，复合材料结构中使用的纤维纺织品或预制体呈现高度各向异性的孔隙网络，孔径范围从纤维间的微米级孔隙到编织或缝合纺织预制体中纱束间的毫米级孔隙。由于复合材料制造工艺的特点，复杂孔隙网络中的毛细管作用通常与流体动力学以及聚合物基体的流变学特性耦合作用，这些现象对生产高质量复合材料至关重要。尽管其重要性不言而喻，毛细管效应在复合材料加工中的作用长期被忽视，主要原因是其量级相对较小，且由于缺乏适当的监测技术来捕捉毛细管效应发生的时间和空间尺度，难以准确表征。近年来，随着高性能复合材料需求的增加以及实验技术和数值模型方法的进步，该领域重新获得关注。本综述涵盖了毛细管效应在复合材料制造中的识别、测量和利用方面的最新进展。重点关注液体复合材料模塑工艺，该工艺中干纤维堆积体主要通过面内流动被低粘度热固性树脂浸润，从而加剧了增强材料各向异性孔隙网络中的毛细管效应。综述了研究毛细管效应的实验技术，从事后分析发展到与透明和非透明增强材料兼容的原位/快速检测技术。介绍了控制和增强毛细管效应以改善复合材料质量的方法。最后综述了在工艺模拟、材料表征中引入毛细管效应的数值技术，以及复合材料制造中毛细管效应研究面临的挑战。

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