高粘结陶瓷纤维网络

从纤维到粘结的失效可控

通过匹配粘结与纤维强度，实现失效模式在界面损伤与纤维断裂之间的切换，从而按需调控网络材料力学性能。

卢子兴 · 杨振宇

Materials 2024

技术优势

失效模式可预测

利用粘结与纤维强度之比即可判定网络是发生粘结损伤还是纤维断裂，无需大规模实验试错。

理论模型可直接使用

基于三维网络有限元分析建立的失效准则，可定量预测不同相对密度和组分强度下的失效模式。

强度直接反映在实验中

碳和陶瓷两种材料的拉伸实验均证实，实测失效模式与理论预测一致，模型可靠性得到验证。

应用场景

• 热防护系统：预先判定热冲击下是纤维断裂还是粘结失效，避免保护层整体脱落。
• 轻质结构：在保证承载的前提下选择最轻的组分强度组合，实现结构减重。
• 陶瓷基复合材料：设计纤维与基体界面强度以控制裂纹路径，兼顾韧性和强度。
• 多孔材料：调整网络相对密度和组分强度以定制孔隙材料的失效行为。