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混合大麻/玻璃纤维增强高温形状记忆光聚合物,具有机械和阻燃分析
Scientific Reports ( IF 3.8 ) Pub Date : 2023-10-19 , DOI: 10.1038/s41598-023-44710-6 Sakil Mahmud 1 , John Konlan 1 , Jenny Deicaza 1 , Guoqiang Li 1, 2
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更新日期:2023-10-19
Scientific Reports ( IF 3.8 ) Pub Date : 2023-10-19 , DOI: 10.1038/s41598-023-44710-6 Sakil Mahmud 1 , John Konlan 1 , Jenny Deicaza 1 , Guoqiang Li 1, 2
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人工培育的天然纤维对于聚合物的绿色和可持续增强具有巨大的可能性,但其有限的承载能力和可燃性阻碍了它们在复合材料中的广泛应用。根据梁理论,在弯曲情况下(非线性应变分布),正应力在最外层最大,但在中平面为零。剪切应力在中平面处最大,但对于大多数聚合物来说是可控的。因此,开发了一种由混合纤维增强形状记忆光聚合物制成的层压复合材料,在天然大麻纤维的弱芯上结合了坚固的合成玻璃纤维。即使天然大麻纤维的比例很大,混合复合材料的机械性能也接近于仅用玻璃纤维增强的复合材料。该复合材料表现出良好的形状记忆性能,形状固定率至少为52%,形状恢复率为71%,恢复应力为24 MPa。燃烧40秒后,混合复合材料仍保持其承载能力的83.53%。因此,除了通过混合加固设计在很大程度上保持承载能力之外,形状记忆光聚合物的使用还赋予了复合材料一些新的功能:塑性变形的层合复合材料梁由于形状记忆可以在很大程度上恢复到其原始形状。聚合物基体的记忆效应,以及聚合物基体的阻燃性使得易燃的大麻纤维能够在火灾危险中幸存下来。这项研究的结果展示了在兼具阻燃性和形状记忆特性的多功能承载复合材料中利用低强度和易燃天然纤维的令人兴奋的前景。
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