低密度纤维增强纳米孔树脂基复合材料的断裂机制

作者：张鸿宇; 钱震; 蔡宏祥; 牛波; 张亚运; 龙东辉^*

来源：复合材料学报, 2023, 40(03): 1764-1772.

DOI：10.13801/j.cnki.fhclxb.20220518.002

• 低密度纤维
• 纳米孔树脂基复合材料
• 力学性能
• 断裂机制
• 微计算机断层扫描(Micro-CT)

纤维增强纳米孔树脂基复合材料(IPC)是一类轻质高效防隔热一体化耐烧蚀材料，具有典型的非均质结构特征。在外加载荷下，内部的纳米孔隙将会衍生出微裂纹。裂纹的萌生、聚合和扩展对复合材料的强度、刚度、变形性等力学性能有着重要的影响。本文分别以石英纤维针刺网胎(NQF)、石英纤维针刺网胎/纤维布(NQCF)为增强体，制备得到不同纤维结构增强的纳米孔酚醛树脂(NPR)基复合材料(NQF/NPR、NQCF/NPR)，对比研究了材料拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率及拉伸疲劳性能，并采用CT原位拉伸装置表征了拉伸过程中复合材料的微观结构演变。结果表明：纤维布的引入极大提高了复合材料的力学性能，并且微裂纹首先在针刺区域边缘的树脂基体中出现。在裂纹扩展过程中，纤维结构对树脂基体的损伤起到了不同程度的阻碍作用。最后结合有限元法建立了NPR及纤维布的有限元模型，分析了不同尺度下材料的断裂机制。

• 单位
  华东理工大学