熱塑性碳纖維是由碳纖維絲束和熱塑性樹脂融合浸潤(rùn)而形成的復(fù)合材料，可能大家對(duì)它的關(guān)注點(diǎn)多集中于熱塑性樹脂上，比如哪種類型的樹脂可以耐高溫？哪種類型的樹脂有較好的耐磨性等。其實(shí)碳纖維本身的形態(tài)對(duì)熱塑性碳纖維復(fù)合材料的機(jī)械性能會(huì)產(chǎn)生極大的影響，不妨來了解一下。
 
 
    碳纖維形態(tài)會(huì)影響熱塑性碳纖維的性能強(qiáng)度嗎？
 
    首先明確一點(diǎn)，碳纖維自身的形態(tài)對(duì)熱塑性碳纖維復(fù)合材料的性能表現(xiàn)有著極大的影響，大家熟知的短切、長(zhǎng)切和連續(xù)碳纖維就是比較直接的證明，其中以連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料的性能更好，但制備難度也更高。
 
    熱塑性碳纖維的機(jī)械性能多繼承于碳纖維絲束本身，想要提高機(jī)械性能上限（如強(qiáng)度、剛度、耐疲勞性等），需要以連續(xù)完整的碳纖維作為增強(qiáng)體材料，與熱塑性樹脂浸潤(rùn)融合，但是難度可想而知。
 
    碳纖維自身的形態(tài)有多個(gè)維度，不止長(zhǎng)度這一種，還包括纖維直徑、排列順序，另外碳纖維中是否存在缺陷也會(huì)影響最終的性能表現(xiàn)。
 
    1、纖維直徑和長(zhǎng)徑比：具有較高長(zhǎng)徑比（長(zhǎng)徑比）的較細(xì)碳纖維通常可提供更好的增強(qiáng)效率。較高長(zhǎng)徑比的纖維可以更有效地傳遞載荷，從而提高復(fù)合材料的整體強(qiáng)度。
 
    2、纖維排列：復(fù)合材料中碳纖維的排列在決定其強(qiáng)度方面起著關(guān)鍵作用。在纖維排列良好的復(fù)合材料中，沿纖維方向的承載能力得到增強(qiáng)。隨機(jī)取向的纖維或未對(duì)準(zhǔn)的纖維可能無法有效地傳遞載荷，從而導(dǎo)致強(qiáng)度降低。
 
碳纖維形態(tài)會(huì)影響熱塑性碳纖維的性能強(qiáng)度嗎？
 
    3、纖維長(zhǎng)度：較長(zhǎng)的纖維有助于提高強(qiáng)度，因?yàn)樗鼈優(yōu)槔w維和基體之間的負(fù)載傳遞和粘合提供了更多機(jī)會(huì)。然而，較長(zhǎng)的纖維也可能帶來加工挑戰(zhàn)，特別是在熱塑性復(fù)合材料中。
 
    4、纖維表面特性：碳纖維的表面可以進(jìn)行各種處理或涂層，以提高與熱塑性基體的粘合力。堅(jiān)固的纖維-基體界面對(duì)于載荷傳遞和防止分層或脫粘至關(guān)重要，分層或脫粘會(huì)影響復(fù)合材料的強(qiáng)度。
 
    5、缺陷的存在：固有缺陷，例如空隙、錯(cuò)位或不規(guī)則性，會(huì)削弱碳纖維，從而削弱復(fù)合材料的整體強(qiáng)度。最大限度地減少缺陷的制造工藝對(duì)于生產(chǎn)高強(qiáng)度熱塑性碳纖維復(fù)合材料至關(guān)重要。
 
    6、纖維體積分?jǐn)?shù)：復(fù)合材料中碳纖維的含量，以體積百分比表示，直接影響其強(qiáng)度。較高的纖維體積分?jǐn)?shù)通常會(huì)產(chǎn)生更強(qiáng)的復(fù)合材料，但需要考慮與高纖維含量相關(guān)的加工挑戰(zhàn)。
 
    以往我們認(rèn)知中碳纖維的形態(tài)，更多的還是短切、長(zhǎng)切和連續(xù)，這是從宏觀角度來說比較好理解，但是從科研和技術(shù)角度來看，想要提高碳纖維復(fù)合材料機(jī)械性能，不得不從更多的角度進(jìn)行考慮和提升。
 
    文章轉(zhuǎn)載說明：本文由無錫智上原創(chuàng)編輯發(fā)布，版權(quán)所有，未經(jīng)允許不得轉(zhuǎn)載。