回复材料那些事:连续碳纤维不仅强度重量比高,还能用来监测损伤,感觉就像给复合材料装上了“神经系统”,这太酷了!
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《Composites Communications》发表中南大学连续碳纤维复合材料自我监测研究工作。背景是CFRC因高刚度、强度重量比在多领域应用潜力大,但制造和使用中易损坏,连续碳纤维有优异性能与压阻效应可用于损伤监测,而现有研究多关注加载损伤监测,监测制造损伤对保障承载能力很重要。 内容上,先提出3D打印CFRC的新型制造损伤自我监测方法及选用PAN基碳纤维束作增强和监测元件、PLA作基体材料,介绍制造过程与相关软件情况。 接着用开尔文四端子传感方法测电阻,详述电阻测量程序;然后研究打印参数变化对CFRC单位长度电阻变化影响,发现温度、高度升高电阻变化减小,速度、挤出速率提高则电阻变化增加;还指出电阻变化源于纤维断裂和缠绕,分析不同温度下纤维损伤情况及温度升高的改善情况。 主要结论为提出新型自我监测方法处理3D打印CFRC制造损伤,不同参数打印的CFRC直线段和有角度线段电阻变化规律相似,过高速度、挤出速率及不足高度、温度会使电阻变化增加,归因于纤维折叠和断裂发生率更高。