预浸料层厚度对碳纤维增强复合材料层内韧性和剪切强度在低温液氢储罐环境中的影响

摘要整理

本研究探讨了预浸料层厚度对碳纤维增强聚合物（CFRP）在室温和低温环境下层内韧性和剪切强度的影响。采用针对超低温优化的增韧环氧树脂，浸渍单向碳纤维，纤维面密度分别为45、70和140 g/m²。在液氮原位测试条件下，评估了复合材料的I型和II型层内能量释放率（GIC和GIIC）以及层间剪切强度（ILSS），以评估这些复合材料在低温环境中的性能。光学显微镜和扫描电子显微镜观察了纤维-基体分布均匀性与失效模式和性能的关联。研究发现，GIC从296 K降低到77 K时有所下降，而ILSS在低温环境中明显提高。较薄的纤维层（特别是在77 K条件下）改善了层内韧性和层间强度。这突出了纤维-基体均匀性在低温条件下优化分层和剪切性能的重要性，因为在低温环境中对不规则性的敏感性增加。研究结果为液氢储罐等极端低温应用中CFRP的设计和优化提供了指导。

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