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具有石墨烯的连续碳纤维增强环氧树脂复合材料的增材制造增强了超高机械性能的层间键合
Polymer Composites ( IF 4.8 ) Pub Date : 2021-12-01 , DOI: 10.1002/pc.26423
Pedram Parandoush 1 , Xuemu Li 1, 2 , Baoning Chang 3 , Christopher M. Sorensen 4 , Jing Shi 5 , Yuan Liu 6 , Dong Lin 1
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具有优异机械性能的连续碳纤维增强聚合物复合材料 (CFRPC) 已成为各种工业应用的高性能工程材料。CFRPC 的增材制造 (AM) 能够以低成本生产具有优异机械性能的定制结构,并获得了极大的普及。在本研究中,提出了一种新的增材制造技术,即激光辅助层压物体制造 (LA-LOM),用于使用具有连续碳纤维增强材料的预浸料片生产 CFRPC。粘合预浸板的界面特性对于增材制造的 CFRPC 的性能至关重要。我们进一步在预浸料片之间引入石墨烯作为改性剂,以改善 CFRPC 的机械性能。结果表明,低孔隙率(0.38%),高浓度的连续碳纤维(63 wt.%)和改进的界面粘合强度有助于获得优异的机械性能。对于复合结构([0°]s 纤维排列),其中引入 0.5 mg/ml 石墨烯作为界面改性剂,搭接剪切强度、拉伸强度和拉伸模量分别为 18 MPa、2940 MPa 和 170 GPa , 弯曲强度和模量分别为 1310 MPa 和 140 GPa。拉伸强度和模量优于文献中报道的所有 AM 生产的结构,包括碳纤维复合材料以及金属和金属合金。同时,与没有石墨烯增强的试样相比,观察到搭接剪切强度增加了 25%,弯曲强度增加了 10%,弯曲模量增加了 27%,拉伸强度增加了 7%,模量增加了 6%。



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更新日期:2021-12-01
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