剪切載荷下溫度和應(yīng)變率對(duì)CF/PEEK復(fù)合材料強(qiáng)化行為的影響

junhuapeek

2020年11月17日 10:21

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連續(xù)碳纖維CF/PEEK熱塑性復(fù)合材料

碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮（CF/PEEK）是一種高性能熱塑性復(fù)合材料，與傳統(tǒng)的碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂熱固性復(fù)合材料相比，具有高溫力學(xué)性能好、熱穩(wěn)定性好、抗沖擊、易修復(fù)、易存儲(chǔ)以及成型效率高等特點(diǎn)。因此CF/PEEK復(fù)合材料廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域、汽車、醫(yī)療、石油化工等等。

剪切載荷下溫度和應(yīng)變率對(duì)CF/PEEK復(fù)合材料強(qiáng)化行為的影響的圖1

近日，南京航空航天大學(xué)的齊振超教授發(fā)表了一篇名為《剪切載荷下溫度和應(yīng)變率對(duì)碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮（CF/PEEK）復(fù)合材料強(qiáng)化行為的影響》的論文，系統(tǒng)地研究了溫度和應(yīng)變對(duì)CF/PEEK復(fù)合材料剪切行為的影響，發(fā)現(xiàn)隨著溫度從20 ℃升高到130 ℃屈服應(yīng)力下降了66%左右，下降速度先快后慢，如圖1所示；隨著應(yīng)變率從10-5 s-1提高到0.1 s-1屈服應(yīng)力均勻增大了35%左右，如圖2所示，為拓寬CF/PEEK的應(yīng)用范圍做出貢獻(xiàn)。其中，他們選用的CF/PEEK復(fù)合材料來(lái)源于江蘇君華特種工程塑料制品有限公司。

剪切載荷下溫度和應(yīng)變率對(duì)CF/PEEK復(fù)合材料強(qiáng)化行為的影響的圖2

圖 1 CF/PEEK 復(fù)合材料在不同應(yīng)變率下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線

剪切載荷下溫度和應(yīng)變率對(duì)CF/PEEK復(fù)合材料強(qiáng)化行為的影響的圖3

圖 2 CF/PEEK 復(fù)合材料在不同溫度下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線

近幾年對(duì)PEEK的研究主要集中在醫(yī)療器械方面，這主要是由于PEEK的彈性模量約為3～4 GPa，與純鈦（110 GPa）相比，更接近骨組織的彈性模量（松質(zhì)骨3.2～7.8 GPa，皮質(zhì)骨17～20 GPa），可以避免應(yīng)力遮擋效應(yīng)，有效地將骨組織界面的應(yīng)力均衡傳遞，維持骨結(jié)合界面的穩(wěn)定。然而與金屬種植體相比，PEEK的機(jī)械性能有待提高，而纖維增強(qiáng)就是一個(gè)很有效的方法。目前有玻纖、碳纖增強(qiáng)PEEK復(fù)合材料，以CF/PEEK為例，采用采用CF/PEEK單向預(yù)浸料0°制備LU-CF/PEEK復(fù)合板材，其縱向模量可達(dá)130 GPa！

碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮(LU-CF/PEEK[0]₁₆)復(fù)合材料力學(xué)性能