三维编织芳纶/碳纤维混杂复合材料

弯曲应变提升105%

通过层间、半半、束间及块状四种混合排列，实现芳纶的韧性与碳纤维的强度优势互补，提供可设计的刚度-韧性平衡。

梁军浩 · Longyue, Wang · Baoqi, Liu · 贺辛亥 · Jinlei, Guo · 张婷 · Xiyi, Li · Ma, Yuqin · 田文龙

Journal of the Textile Institute 2023

参数信息

弯曲应变提升率

105.56 %

拉伸强度提升率

31.17 %

拉伸模量提升率

109.68 %

弯曲强度提升率

106.12 %

弯曲模量提升率

115.32 %

拉伸强度

608.36 MPa

拉伸模量

13.8 GPa

弯曲强度

417.203 MPa

技术优势

弯曲应变翻倍

3:1芳纶/碳纤维纱线比的弯曲应变比纯碳纤维复合材料提高105.56%，韧性显著改善。

强度模量大幅增强

3:1碳纤维/芳纶纱线比的拉伸强度、模量分别比纯芳纶复合材料提高31.17%和109.68%，弯曲性能提升超过一倍。

混杂比例可调

在相同芳纶/碳纤维比例下，采用四种混合排列，2:2纱线比（2AF2CF-4）的力学性能最佳，可通过比例和排列调节性能。

应用场景

• 碳纤维复合材料构件：用混杂设计替代纯碳纤维构件，在需要韧性的部位减少脆断风险。
• 航空航天轻质结构：提供可调节的刚度-韧性组合，满足航空航天结构对损伤容限的需求。
• 航空器结构材料：混杂编织预成型体可直接用于机身部件，兼具抗冲击和承载能力。
• 汽车轻量化部件：芳纶的加入提升碰撞吸能，适合保险杠、座椅骨架等需高韧性部件。
• 风电叶片材料：三维编织结构改善抗疲劳和抗冲击性能，延长叶片在交变载荷下的寿命。