纳纤维增韧复合材料异质界面

摘要整理

纤维增强复合材料层板是关键工程材料，可用于设计具有高机械性能的轻量化构件。然而，增强纤维层间容易发生分层，这限制了许多应用的抗损伤性能。特别是在实际构件中常见的异质增强层界面处，如纤维取向不同、纤维材料不同或层结构不同的情况下，会产生较高的层间应力。已知纳纤维增韧织物在相同增强层间插入时可提高抗损伤性能，但其在异质界面分层时的性能仍未明确。本研究分析了常见异质界面的纳纤维增韧效果，包括多向堆积单向纤维层间界面（+45°/−45°）、多结构堆积界面（单向纤维与织物）和多材料配置界面（玻纤与碳纤）。这些界面通过影响分层过程中的裂纹路径，进而改变纳纤维增韧的有效性。生物基聚酰胺11系列的聚醚-聚酰胺嵌段共聚物纳纤维对所有测试的异质界面的Ⅰ型和Ⅱ型层间断裂韧性均显著提高。研究表明，其有效性取决于不同异质界面所呈现的基础分层力学特性。

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