双层碳纳米管薄膜的侵彻力学性能

作者：王文帅; 王鹏飞^*; 田杰; 徐松林

来源：高压物理学报, 2022, 36(04): 101-113.

• 碳纳米管薄膜
• 冲击
• 侵彻
• 界面
• 有限元模拟

碳纳米管（carbon nanotube, CNT）薄膜具有优异的比强度和比韧性，同时具有优良的导电性和储能特性，在人工肌肉、电子屏蔽及冲击防护等领域都具有广泛的应用前景。然而，目前相关研究主要集中在CNT薄膜的准静态力学性能，其抗冲击力学性能方面的研究尚欠缺。通过实验研究CNT薄膜在中、低速压入穿透下的力学行为，结合数值模拟分析发现：直径为1 mm的钢珠穿透单层CNT薄膜的临界穿透速度约为25m/s，最大吸能对应的速度约为30m/s；双层CNT薄膜的临界穿透速度约为40 m/s，最大吸能对应的速度约为60 m/s。与冲击破坏孔洞相比，准静态下CNT薄膜的破坏孔洞边缘更薄，拉伸变形更明显。通过水、润滑油、高真空润滑脂等中间界面改性，可以提升双层CNT薄膜的抗冲击力学性能和吸能效果。研究结果有助于更好地理解CNT薄膜的吸能机理，为防护结构设计提供参考。

• 单位
  中国科学院; 中国科学技术大学