纳米二氧化硅和多壁碳纳米管对单向芳纶/环氧复合材料力学和冲击性能的影响

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纳米技术的发展使纳米粒子掺杂到聚合物基复合材料中成为可能，以改善其力学性能。复合材料因其高比强度和优异的拉伸强度、弯曲强度、层间剪切强度和冲击强度等力学特性，已成为防御和航空航天领域零部件制造的理想替代材料。本研究探讨了纳米二氧化硅（SiO₂）和多壁碳纳米管（MWCNT）混合纳米填料对单向芳纶（UD Kevlar）/环氧复合材料力学和冲击性能的影响。采用超声振动辅助手工铺层工艺，制备了含1%和3% SiO₂纳米粒子、0.25% MWCNT和6层UD芳纶纤维的复合材料。通过拉伸试验、夏比冲击试验和层间剪切强度（ILSS）试验评估材料的力学性能。结果表明，与纯树脂基体相比，复合材料的拉伸强度和冲击强度分别提高了80%和50%；在3% SiO₂和0.25% MWCNT配比下，层间剪切强度提高了271%。研究表明，3% SiO₂与0.25% MWCNT的最优配比能够显著增强复合材料的力学性能和冲击能量吸收能力。该纳米混合填料体系为改善芳纶基混杂复合材料的综合性能提供了有效途径，具有在防御和航空航天应用中的推广价值。

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