碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的形状记忆效应

作者：朱世杰; 张金纳; 王朝阳; 杨向涛; 王培; 郭海伟; 吴海宏^*; 仝立勇

来源：复合材料学报, 2021, 38(09): 2832-2840.

DOI：10.13801/j.cnki.fhclxb.20201229.001

• 聚醚醚酮
• 碳纤维薄层
• 形状记忆复合材料
• 热应力
• 形状回复率

为推动形状记忆聚合物在空间等极端恶劣环境中的应用,以超薄碳纤维增强聚醚醚酮(Carbon fibers reinforced polyether-ether-ketone,CF/PEEK)预浸料为实验对象,采用薄膜叠层与热压成型工艺制备厚度为0.036 mm超薄预浸料的层合片材,研究了其在热应力驱动下的形状记忆行为。结果表明,在320℃加热-冷却热循环温度场的作用下,CF/PEEK复合材料超薄层合板的初始变形的形状回复率近似可达100%,当变形循环达到100次时,其形状回复率仍然可以保持在90%以上。此外,根据层合板变形的温度与应力-应变关系,解释了CF/PEEK复合材料的热应力驱动变形机制。在此基础上,改变CF/PEEK层合板厚度进行仿真设计,实现了初始状态与深海珊瑚形状、立方体、灯笼草形状之间的变形与回复。利用记忆变形产生的机械夹紧力,完成了硬币抓取实验,验证了CF/PEEK复合材料在主动变形结构应用的可行性。

• 单位
  河南工业大学