隨著增材制造技術(shù)的發(fā)展，連續(xù)碳纖維增強熱塑性復(fù)合材料(CFRTP)因其優(yōu)異的性能而在航空航天、汽車和其他高性能應(yīng)用領(lǐng)域受到了廣泛關(guān)注。然而，增材制造過程中形成的孔隙率對材料性能產(chǎn)生了顯著影響。連續(xù)碳纖維增強熱塑性復(fù)合材料中的難點就是在樹脂跟碳絲的浸漬，這里我們以智上新材料科技熔融浸漬工藝中避免孔隙率的情況來給大家說說關(guān)于孔隙率的知識。
孔隙率的影響因素
孔隙率是增材制造CFRTP中一個關(guān)鍵的質(zhì)量指標(biāo)，它不僅影響材料的機械性能，還決定了材料的可靠性和使用壽命。以下是一些影響孔隙率的因素：
- 纖維排列：纖維的排列方式會影響孔隙率。不規(guī)則的纖維排列會增加孔隙形成的可能性。
- 層間結(jié)合力：層間結(jié)合不良會導(dǎo)致孔隙的形成，影響材料的機械性能。
- 速度：速度過快會導(dǎo)致碳絲與樹脂結(jié)合的不夠徹底，材料冷卻過快，也容易形成更多孔隙。
- 溫度：速度影響之外，溫度對于確保材料層間的良好結(jié)合至關(guān)重要。過低的溫度會導(dǎo)致層間結(jié)合不良，增加孔隙率。
孔隙率對性能的影響
孔隙率對CFRTP的性能有著直接的影響，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
- 強度下降：孔隙的存在會降低材料的強度，尤其是抗拉強度和壓縮強度。
- 剛性減弱：孔隙導(dǎo)致材料的剛性下降，影響結(jié)構(gòu)件的穩(wěn)定性和承載能力。
- 耐久性降低：孔隙會成為裂紋源，加速材料的老化和疲勞破壞。
- 耐化學(xué)性變差：孔隙會降低材料對化學(xué)品的抵抗力，影響其在惡劣環(huán)境中的使用壽命。
產(chǎn)品研發(fā)策略
熱塑性樹脂中的聚醚醚酮、聚苯硫醚這些高性能的熱塑性樹脂，都是難溶難融甚至不溶不融的，這就給復(fù)合材料的樹脂浸漬和成型加工造成了困難。一般來說，加工溫度越高，生產(chǎn)過程中樹脂越容易熱氧化、降解，這些都對生產(chǎn)設(shè)備和工藝技術(shù)水平提出了更高的要求。
纖維排列優(yōu)化：
- 使用先進的纖維鋪放技術(shù)，如多軸向鋪放，以確保纖維的均勻分布和正確的取向。
- 采用纖維排列控制系統(tǒng)，減少纖維的隨機性，提高材料的均勻性。
層間結(jié)合強化：
- 開發(fā)新的層間粘接技術(shù)，如預(yù)熱層間界面，提高層間的粘結(jié)強度。
- 研究新的界面處理方法，如化學(xué)處理或等離子處理，以增強纖維與基體的界面結(jié)合。
智上新材料科技在生產(chǎn)連續(xù)碳纖維熱塑性樹脂復(fù)合材料生產(chǎn)中，就是采用熱塑性樹脂基體熔融處理后，更好浸漬的特點，從而完成產(chǎn)品的生產(chǎn)。其中對于不同的樹脂類型，采用的溫度也會有不同，需要進行不同的后處理方式來進一步降低孔隙率。
孔隙率是影響連續(xù)碳纖維增強熱塑性復(fù)合材料性能的關(guān)鍵因素之一。隨著技術(shù)的進步和研究的深入，未來有望開發(fā)出更加高性能的CFRTP材料，滿足日益增長的市場需求。
