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公司新聞
聚酰胺靜電紡絲納米纖維膜在機(jī)翼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對(duì)斷裂韌性的測(cè)試
航空領(lǐng)域正在向復(fù)合材料一步步轉(zhuǎn)變，空中客車公司稱其新型A350 XWB幾乎一半采用復(fù)合材料制成，主要是碳纖維復(fù)合材料（CFRP），包括飛機(jī)的大部分機(jī)翼。CFRP具有比金屬更好的強(qiáng)度重量比。
此外，波音787的復(fù)合材料重量約為50％，如果按體積測(cè)量則為80％。
機(jī)翼通常會(huì)選擇鋁合金或復(fù)合材料，但是無論哪種材料都需要考慮使用性能，除了強(qiáng)度要求，還要考慮抗損傷容限性能，即抗疲勞性、抗裂紋擴(kuò)展能力、耐蝕性等。此外還要有一定的韌性，即一定角度范圍內(nèi)的彎曲變形，這時(shí)復(fù)合材料的較高的比強(qiáng)度和比剛度對(duì)于大展弦比機(jī)翼就是福音。
機(jī)翼結(jié)構(gòu)中復(fù)合材料所占比例也越來越大，特別是小型飛行器或無人飛行器等。機(jī)翼結(jié)構(gòu)可以是全復(fù)合材料熱壓罐成型，或復(fù)合材料蜂窩板一體結(jié)構(gòu)等都得到了廣泛的應(yīng)用。
由于其高比強(qiáng)度和高剛度，正日益成為關(guān)鍵重量結(jié)構(gòu)部件的首選材料。盡管具有這些特性，但復(fù)合材料的抗沖擊性能、斷裂韌性和分層強(qiáng)度普遍較差，尤其是在使用脆性熱固性樹脂時(shí)。
如何提高復(fù)材斷裂韌性問題是大連義邦的Xantu Layr納米纖維薄膜致力于解決的方向，Xantu Layr是一種電紡聚酰胺(PA66)納米纖維交織面紗，可以解決了傳統(tǒng)復(fù)合材料增韌、沖擊后的壓縮強(qiáng)度（CAI）、抗分層性等一系列系統(tǒng)的問題。納米纖維膜在層間區(qū)域充當(dāng)脆性樹脂基體的納米級(jí)增強(qiáng)物質(zhì)，最終形成更堅(jiān)韌的樹脂，在受到壓力或沖擊時(shí)不易發(fā)生微小裂紋。
Xantu.Layr 不是復(fù)合材料中纖維增強(qiáng)的物質(zhì)，而是作為樹脂的增強(qiáng)劑。例如：代替樹脂中使用的增強(qiáng)顆粒，Xantu.Layr可以作為樹脂韌性增強(qiáng)物質(zhì)放置于每一層預(yù)浸料或者增強(qiáng)纖維之間。
通過實(shí)驗(yàn)，使用Xantu. Layr的預(yù)浸料在為易脆的樹脂提供納米級(jí)的增強(qiáng)膜來改善復(fù)合材料的性能，納米纖維很容易被樹脂浸濕，由于增強(qiáng)了疏水性，不會(huì)吸收水分，避免基體產(chǎn)生空隙，有效提高了復(fù)合材料層合板的抗分層特性、沖擊強(qiáng)度之后的壓縮和抗疲勞特性。
層間斷裂韌性實(shí)驗(yàn)
斷裂韌性測(cè)試是描述含裂紋材料抗斷裂能力的一種性能，是衡量復(fù)合材料抗分層能力的一個(gè)指標(biāo)。
根據(jù)ASTM D5528測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)試垂直于裂紋平面的拉伸應(yīng)力導(dǎo)致裂紋張開的結(jié)果。
采用雙懸臂梁試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)材料為MTM57/T700S（24K）制成的12層單向?qū)雍蠅喊濉?/span>
可以看出，納米纖維膜對(duì)本次實(shí)驗(yàn)有顯著的影響，4.5g/m2 納米纖維膜顯示了具有156%的韌性改善，PA66具有相對(duì)于環(huán)氧樹脂較高的斷裂伸長(zhǎng)率(分別為30%和4%)，實(shí)驗(yàn)證明納米纖維在層間區(qū)域的塑性變形降低了裂紋能量，從而增加了復(fù)材的斷裂韌性。換句話說，納米纖維膜降低了復(fù)合材料增強(qiáng)層之間環(huán)氧樹脂的脆性，增加了環(huán)氧樹脂在復(fù)合材料增強(qiáng)層之間裂紋吸收能量的特性。
碳纖維作為先進(jìn)的復(fù)合材料在航空航天領(lǐng)域的需求不斷增長(zhǎng)，甚至碳纖維應(yīng)用的數(shù)量已成為衡量一個(gè)國家在航天領(lǐng)域發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。納米纖維膜作為繼增韌顆粒之后的新一代復(fù)合材料韌性增強(qiáng)物質(zhì)無疑為航空航天行業(yè)的發(fā)展起到了促進(jìn)作用。
注：Xantu.Layr具備AS9100c認(rèn)證
本文意在傳播新材料資訊，部分圖片來自網(wǎng)絡(luò)。
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