Al颗粒夹层CFRP复合材料力学及电磁屏蔽性能

作者：王宪; 贺雍律^*; 唐俊; 刘钧^*; 黄贤俊; 翟多才; 张鉴炜^*

来源：材料工程, 2023, 51(01): 140-147.

• 碳纤维增强树脂基复合材料
• 层间剪切强度
• 弯曲强度
• 电磁屏蔽效能

CFRP复合材料具有优异的力学性能，在航空航天装备中有广泛应用，但是因其单层铺层内部的结构各向异性，单向纤维铺层对于垂直极化波的电磁屏蔽效能较弱。为应对日益复杂的电磁环境，保护电子元器件不受干扰，增强复合材料的电磁屏蔽效能显得尤为重要，本工作利用非连续Al颗粒在层间面内紧密排列，构建了一种层间面内含连续Al屏蔽层的CFRP复合材料，并研究了不同Al颗粒含量对复合材料电磁屏蔽效能和力学性能的影响规律。结果表明，随着Al颗粒含量的增加，CFRP复合材料的导电性和电磁屏蔽效能也随之增加，当聚合物中Al颗粒质量分数达到33.3%时，复合材料的面内电导率提高了3个数量级，在垂直于纤维方向上对频率为3～17 GHz的电磁波的电磁屏蔽效能提高了10 dB以上。随着Al颗粒含量的增加，复合材料层间剪切强度与弯曲强度出现先上升后下降的变化规律，当树脂中Al质量分数为33.3%时，复合材料的层间剪切性能提高了5.2%达到80.5 MPa,当树脂中Al质量分数为50%时，复合材料的弯曲强度提高了20%至1441.0 MPa,弯曲模量提高了10.2%达到101.83 GPa。由此可见，Al颗粒夹层CFRP复合材料可以实现力学性能和电磁屏蔽效能的同步提升，是一种具有广泛应用前景的结构-电磁屏蔽一体化复合材料。

• 单位
  国防科技大学