纳米颗粒单一及混合增强玻纤增强复合材料低速冲击响应的综合研究

摘要整理

本研究系统调查了多种纳米颗粒单一及混合掺杂对玻纤增强复合材料（GFRP）低速冲击（LVI）响应的影响。采用手工铺层法制备GFRP复合材料，向基体中添加不同质量百分比（wt.%）的多壁碳纳米管（MWCNT）、粘土、TiO₂和CuO纳米颗粒。为评估LVI响应，制备了14种单一及混合纳米颗粒掺杂的试样，采用5 cm和10 cm跨度在两个能量水平下进行低速冲击测试。实验结果表明，单一掺杂MWCNT或纳米粘土的试样相比纯GFRP试样具有更低的最大接触力，且表现出完全反弹行为，说明在5 cm和10 cm跨度条件下均未产生严重损伤。进一步研究发现，增加MWCNT含量会导致材料刚度提高但脆性增加。研究还探讨了混合纳米颗粒掺杂的协同效应，并计算分析了吸收能量的变化规律。通过扫描电子显微镜（SEM）观察分析了纳米颗粒添加对GFRP复合材料的增强机制。

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