沈陽稀有金屬研究所
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碳纖維是含碳量高于90%的無機高分子纖維。其中含碳量高于99%的稱石墨纖維。3D打印加工企業(yè)指出,碳纖維的微觀結(jié)構(gòu)類似人造石墨,是亂層石墨結(jié)構(gòu)。碳纖維各層面間的間距約為3.39到3.42A,各平行層面間的各個碳原子,排列不如石墨那樣規(guī)整,層與層之間借范德華力連接在一起。
通常也把碳纖維的結(jié)構(gòu)看成由兩維有序的結(jié)晶和孔洞組成,其中孔洞的含量、大小和分布對碳纖維的性能影響較大。
當(dāng)孔隙率低于某個臨界值時,孔隙率對碳纖維復(fù)合材料的層間剪切強度、彎曲強度和拉伸強度無明顯的影響。有些研究指出,引起材料力學(xué)性能下降的臨界孔隙率是1%-4%。孔隙體積含量在0-4%范圍內(nèi)時,孔隙體積含量每增加1%,層間剪切強度大約降低7%。通過對碳纖維環(huán)氧樹脂和碳纖維雙馬來亞胺樹脂層壓板的研究看出,當(dāng)孔隙率超過0.9%時,層間剪切強度開始下降。由試驗得知,孔隙主要分布在纖維束之間和層間界面處。并且孔隙含量越高,孔隙的尺寸越大,并顯著降低了層合板中層間界面的面積。當(dāng)材料受力時,易沿層間破壞,這也是層間剪切強度對孔隙相對敏感的原因。另外孔隙處是應(yīng)力集中區(qū),承載能力弱,當(dāng)受力時,孔隙擴大形成長裂紋,從而遭到破壞。文章來源于網(wǎng)絡(luò)