連續(xù)纖維復(fù)合材料的案例
連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料工藝及應(yīng)用
來源：SAMPE
作者：姚志佳
一、概述
連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料由于其輕質(zhì)、高剛度、高韌性等特性，在汽車工業(yè)，航空航天，軍工，電子等諸多領(lǐng)域已經(jīng)廣泛的應(yīng)用。連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料（CFRTP）是以連續(xù)纖維作為增強(qiáng)材料，以熱塑性樹脂為基體，通過將熱塑性樹脂熔融浸漬的工藝制造的高強(qiáng)度、高剛性、高韌性的復(fù)合材料。可選用的增強(qiáng)材料包括玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、植物纖維、以及玄武巖纖維。可以選用的樹脂基體有PP、PE、PA6、PA66、PC、PET、TPU、PPS、PEEK等。根據(jù)產(chǎn)品性能及成型要求的不同，增強(qiáng)材料的形態(tài)可以是單向的，也可以是織物。
盡管短纖維和長(zhǎng)纖維熱塑性復(fù)合材料占整個(gè)熱塑性復(fù)合材料市場(chǎng)的主導(dǎo)地位。但由于連續(xù)纖維獨(dú)特的特點(diǎn)，近年來國(guó)際上連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料市場(chǎng)仍然保持著快速增長(zhǎng)，國(guó)外行業(yè)巨頭也正將連續(xù)纖維增強(qiáng)的熱塑性復(fù)合材料及相關(guān)企業(yè)作為重點(diǎn)開發(fā)方向和并購的首選標(biāo)的。其中朗盛收購了德國(guó)Bond-Laminates、三菱收購QPC、東麗公司收購荷蘭的Tencate；而韓華、巴斯夫、科思創(chuàng)、英力士等化工巨頭也都推出了相應(yīng)的連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料。
目前，掌握連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料技術(shù)的企業(yè)主要集中在德國(guó)、荷蘭、英國(guó)、美國(guó)等少數(shù)歐美國(guó)家。我國(guó)有部分企業(yè)掌握了一部分連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料的技術(shù)，但是在連續(xù)纖維增強(qiáng)特種工程塑料復(fù)合材料方面，我國(guó)與國(guó)外依舊存在非常大的差距。
展開 江蘇君華專業(yè)生產(chǎn)PEEK/CF連續(xù)碳纖維復(fù)合材料
江蘇君華專業(yè)生產(chǎn)PEEK/CF連續(xù)碳纖維復(fù)合材料，歡迎各位到公司參觀！
連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料力學(xué)性能測(cè)試方法
基于ABAQUS對(duì)連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料進(jìn)行仿真時(shí)，我們需要獲得纖維板的基礎(chǔ)力學(xué)性能參數(shù)，一般通過兩種途徑：（1）當(dāng)不具備實(shí)驗(yàn)測(cè)試條件時(shí)，可以查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，但是常常不能匹配我們使用的特定材料。（2）具備實(shí)驗(yàn)測(cè)試條件，一般高校實(shí)驗(yàn)室是配備相關(guān)儀器的，這時(shí)我們根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，制作標(biāo)準(zhǔn)樣條，測(cè)試纖維板的力學(xué)性能。
在ABAQUS中我們常用下圖中所示的面板設(shè)置纖維復(fù)合材料的彈性參數(shù)和強(qiáng)度參數(shù)。
直播預(yù)告 | Digimat連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料與結(jié)構(gòu)疲勞分析
精彩直播預(yù)告
連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CFRP）憑借高比強(qiáng)、高比模、良好的工藝性與耐久性，成為輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心材料體系，在航空航天、船舶、風(fēng)機(jī)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而，受制于通用 CAE 軟件的能力局限，CFRP 結(jié)構(gòu)至今缺乏成熟的疲勞分析方法，使得其疲勞耐久性評(píng)估過度依賴實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，難以實(shí)現(xiàn)高效仿真評(píng)估。雖然CFRP材料體系由于疲勞限較高，在部分場(chǎng)景下可通過 “靜強(qiáng)度覆蓋疲勞” 等工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行疲勞強(qiáng)度評(píng)估，但實(shí)際應(yīng)用中的三向應(yīng)力、應(yīng)力比差異等復(fù)雜工況，使得這種傳統(tǒng)方法存在潛在風(fēng)險(xiǎn)。
在此背景下，Digimat 作為專業(yè)的復(fù)合材料多尺度分析平臺(tái)，通過整合多尺度材料 & 逆向建模、材料數(shù)據(jù)庫、工藝結(jié)果映射及結(jié)構(gòu)多尺度耦合分析、A- &B - 許用值虛擬計(jì)算等功能，為復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的精確分析與優(yōu)化提供了完善解決方案。針對(duì) CFRP 結(jié)構(gòu)的疲勞難題，Digimat 專門開發(fā)了多尺度疲勞模型，該模型可與通用 CAE 軟件深度結(jié)合，構(gòu)建起 CFRP 結(jié)構(gòu)疲勞分析的完整流程。
本期海克斯康直播講堂請(qǐng)到了復(fù)合材料仿真專家龔老師，在直播間中龔老師將圍繞著CFRP材料體系的疲勞問題，著重介紹基于Digimat的CFRP結(jié)構(gòu)疲勞分析解決方案。敬請(qǐng)關(guān)注！
4月17日 14:00
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直播內(nèi)容聚焦
? Digimat全新分析框架&UI
? Digimat多尺度耦合分析的整體框架&流程
? Digimat CFRP結(jié)構(gòu)疲勞分析方案介紹
龔慧靈
海克斯康復(fù)合材料仿真專家
畢業(yè)于西北工業(yè)大學(xué)復(fù)合材料專業(yè)。負(fù)責(zé)Digimat大中華區(qū)的技術(shù)支持，在航空復(fù)合材料結(jié)構(gòu)、汽車輕量化結(jié)構(gòu)分析領(lǐng)域工程經(jīng)驗(yàn)豐富。
展開 
美國(guó)陸軍表征連續(xù)3D打印碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料零件
美國(guó)密歇根州陸軍坦克、汽車研究開發(fā)和工程中心（TARDEC）的三位研究人員最近發(fā)表了一項(xiàng)名為“通過熔融長(zhǎng)絲制造連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料表征”的研究，該研究用于連續(xù)碳在Mark Two 3D打印機(jī)上打印纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料部件。
研究人員表示：“目前的工作重點(diǎn)是通過連續(xù)長(zhǎng)絲制造（CFF）連續(xù)纖維增強(qiáng)樣品的拉伸性能。在有和沒有連續(xù)碳纖維增強(qiáng)的情況下，在多個(gè)方向上測(cè)試樣品。當(dāng)將0碳纖維增強(qiáng)試樣與沒有連續(xù)增強(qiáng)的試樣進(jìn)行比較時(shí)，平均屈服強(qiáng)度，拉伸強(qiáng)度和彈性模量分別增加20倍，15倍和240倍。當(dāng)將具有90取向連續(xù)增強(qiáng)的試樣的結(jié)果與0試樣進(jìn)行比較時(shí)，屈服強(qiáng)度下降60％，拉伸強(qiáng)度下降62％，彈性模量下降52％。這些結(jié)果表明，當(dāng)垂直于纖維取向施加載荷時(shí)，機(jī)械性能明顯降低。通過垂直豎立在印刷床上的印刷樣品測(cè)試相鄰層之間的粘合性。這些樣本的所有樣本的強(qiáng)度最低。作者建議按照ASTM D3039-17使用帶有粘接片的矩形樣品進(jìn)行測(cè)試，以減少樣本遇到的纖維排列問題。“
由于大多數(shù)3D打印部件是自下而上構(gòu)建的，因此平面外材料特性比平面內(nèi)部特性要弱。當(dāng)連續(xù)纖維發(fā)生面內(nèi)印刷時(shí)，完成的部件可以具有增加的剛度和面內(nèi)強(qiáng)度，但是研究人員并不清楚連續(xù)纖維增強(qiáng)件如何影響制造部件的機(jī)械各向異性。
“為了讓設(shè)計(jì)工程師在結(jié)構(gòu)應(yīng)用中使用連續(xù)纖維增強(qiáng)AM部件，他們將需要這些材料的三維機(jī)械性能，”研究人員解釋說。
展開 科思創(chuàng)推出名為”Maezio“的連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料
科思創(chuàng)宣稱：他們最近推出了一款品牌名為Maezio的連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料，這是一種在輕量化和靈活性上均優(yōu)于金屬的材料。
我在四月份的博客上曾經(jīng)寫過：“對(duì)于世界上最大的電器制造商來說，將目光放在連續(xù)纖維熱塑性塑料上是一個(gè)明智的選擇。”這篇博客討論了以CFRTP為原料生產(chǎn)的高端空調(diào)的發(fā)展，這個(gè)項(xiàng)目是由材料供應(yīng)商科思創(chuàng)和世界上最大的電器制造商海爾共同推進(jìn)的。目前，科思創(chuàng)已經(jīng)將這種材料注冊(cè)“Maezio”，這種材料是由含有聚碳酸酯（PC）、熱塑性聚氨酯（TPU）或其他熱塑性樹脂的碳纖維或玻璃纖維組成的。該公司在德國(guó)馬爾克特比巴爾特的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行單向強(qiáng)化磁帶和板材的制造。
CFRTP材料是由德國(guó)的科思創(chuàng)生產(chǎn)的
圖片來源:科思創(chuàng)
CFRTP項(xiàng)目的聯(lián)合首席執(zhí)行官David Hartmann表示：“這個(gè)品牌賦予了我們一個(gè)明確有力的身份，使我們得以不斷提高在熱塑性復(fù)合材料方面的專業(yè)程度。我們相信，這種新材料能夠提供輕量的結(jié)構(gòu)，一定的強(qiáng)度以及更大的規(guī)模來為新一代產(chǎn)品創(chuàng)造價(jià)值。”
科思創(chuàng)展示的各種成品都令人印象深刻。該公司的媒體頁面展示有一段視頻，視頻內(nèi)容是來自供應(yīng)鏈的多個(gè)參與者的采訪，他們都表示這種材料極具美感和設(shè)計(jì)靈活性，同時(shí)還能突破傳統(tǒng)金屬和塑料一直存在的重量和厚度問題。
該公司品牌名為“Maezio”的CFRTP材料具有強(qiáng)度高、輕量化和美觀的特點(diǎn)，能夠生產(chǎn)出無數(shù)的產(chǎn)品，給設(shè)計(jì)師的創(chuàng)造性設(shè)計(jì)帶來機(jī)會(huì)。
圖片來源：科思創(chuàng)
多市場(chǎng)大規(guī)模生產(chǎn)
該公司聲稱，成本效益和靈活制造工藝的缺乏給先進(jìn)復(fù)合材料的廣泛傳播帶來了極大的阻礙。該公司在其媒體新聞稿中指出，復(fù)合材料也很難集成到大容量的產(chǎn)品中，而Maezio正在逐漸改變這一點(diǎn)：
這些創(chuàng)新材料可以有效提升全球范圍內(nèi)的資源保護(hù)力度和能源效率。
展開 比鋼強(qiáng)10倍，比鋁高8倍|可用于航空航天結(jié)構(gòu)件的3D打印連續(xù)纖維復(fù)合材料
碳纖維復(fù)合材料是一種輕質(zhì)、高強(qiáng)度的工程材料，其強(qiáng)度比鋼鐵高10倍，比鋁高8倍，而重量只是這些材料的一小部分。近些年來，碳纖維復(fù)合材料生產(chǎn)過程中的數(shù)字化，從設(shè)計(jì)到制造過程控制，從自我修正到監(jiān)控智能復(fù)合結(jié)構(gòu)的運(yùn)行性能日益得到關(guān)注。自感應(yīng)（self-sensing）是材料感知自身狀況的能力。將材料本身用作傳感器，可以在不植入或不附加傳感器系統(tǒng)的情況下，對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)。這樣，不僅成本更低，耐用性更高，感測(cè)體積更大，而且力學(xué)性能損失更小。
由連續(xù)碳纖維增強(qiáng)的聚合物基復(fù)合材料是已知的具有自感應(yīng)能力的材料，比如，它可基于連續(xù)纖維電阻的可測(cè)量變化，對(duì)纖維纏繞的缸體中存在的損傷進(jìn)行自感應(yīng)監(jiān)測(cè)。其應(yīng)用潛力還包括對(duì)飛機(jī)或橋梁等建筑中關(guān)鍵部分的結(jié)構(gòu)健康狀況進(jìn)行監(jiān)控。有研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)將連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料的自感應(yīng)能力與增材制造結(jié)合在一起，以生產(chǎn)自感應(yīng)部件。
連續(xù)纖維3D打印智能感知復(fù)合結(jié)構(gòu)
從傳統(tǒng)材料角度看，這種具備自感知能力的復(fù)合材料在制造過程將涉及多個(gè)階段，需要更復(fù)雜的操作和專用技術(shù)制造完成。
展開 由連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料制成的SUV前端支架
來自特種化學(xué)品公司朗盛的Tepex dynalite連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料板材，能夠被用于制造采用汽車輕量化設(shè)計(jì)的高度集成的更大型的結(jié)構(gòu)部件，比如，梅賽德斯-奔馳GLE SUV 的前端支架，它包括兩個(gè)焊接的由聚丙烯基Tepex dynalite 104-RG600(3)/47%材料制成的復(fù)合材料半殼，截面尺寸大約是1.2 m長(zhǎng)、0.35 m寬，兩個(gè)半殼在一副擁有兩個(gè)型腔的注塑模具中采用一種混合模塑工藝被制成，這涉及正在形成的訂制復(fù)合材料預(yù)切割，以及同時(shí)通過注塑成型而提供附加的功能。“這種高度集成的一次注射的生產(chǎn)工藝擁有非常高的成本效益，且成型周期短。由這兩個(gè)半殼制成的前端支架，重量比采用鋼板制成的同類設(shè)計(jì)輕約30%，同時(shí)提供了出色的碰撞性能和扭轉(zhuǎn)剛度。”朗盛高性能材料業(yè)務(wù)單元Tepex Automotive負(fù)責(zé)人 Henrik Plaggenborg解釋道。鳳凰改性環(huán)氧樹脂廠家https://m.hongyantu.com/goodlist/sz/48359.html
梅賽德斯-奔馳GLE SUV的前端支架包括由Tepex dynalite 104-RG600(3)/47%材料制成的兩個(gè)焊接的復(fù)合材料半殼，增強(qiáng)的玻璃纖維粗紗賦予了部件碳纖維一樣的運(yùn)動(dòng)外觀（圖片來自梅賽德斯-奔馳）
無需在引擎罩鎖扣周圍進(jìn)行加強(qiáng)
該前端支架是由梅賽德斯-奔馳技術(shù)中心、朗盛和其他行業(yè)合作伙伴協(xié)同開發(fā)的產(chǎn)品，其空心的截面，連同復(fù)合材料的強(qiáng)度和剛性，為這一至關(guān)重要的安全部件提供了優(yōu)良的碰撞性能。其良好的機(jī)械彈性，也通過“無需用鋼板來加強(qiáng)引擎罩鎖扣周圍區(qū)域”而得到了證明，而這種加強(qiáng)在純粹注塑成型的前端支架上是常見的。
高水平的功能集成
該前端支架擁有許多為發(fā)動(dòng)機(jī)提供新鮮空氣的開口和管道，這些開口和管道是在混合成型工藝的注射成型階段被創(chuàng)建的，之后再對(duì)兩個(gè)半殼進(jìn)行焊接。
展開 哈工大《CS》：具有形狀記憶能力的3D打印連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合波紋夾芯結(jié)構(gòu)的彎曲性能及失效行為研究
這些方法通過逐行沉積原材料，然后逐層沉積來形成三維對(duì)象。相關(guān)研究表明，3D打印集成構(gòu)建的新夾芯結(jié)構(gòu)，特別是拓?fù)鋬?yōu)化的微觀結(jié)構(gòu)，通常面板與夾芯之間具有較高的粘合強(qiáng)度，有助于實(shí)現(xiàn)良好的彎曲性能。當(dāng)原材料是可編程材料時(shí)，如形狀記憶聚合物(SMPs)，3D打印物體通常具有通過預(yù)定的刺激改變其物理特性的能力。
可編程材料與3D打印技術(shù)相結(jié)合的制造工藝為多功能輕量化結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和制造帶來了新的機(jī)遇。
近年來，通過一種創(chuàng)新的3D打印工藝，已經(jīng)成功地制造出了連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性聚合物復(fù)合材料。該工藝還可用于構(gòu)建具有可控性能的連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料輕量化結(jié)構(gòu)(CFRCLSs)，使得FRC部件和多功能結(jié)構(gòu)的低成本制造具有廣闊的前景。Hou等人通過3D打印制造具有復(fù)雜構(gòu)形的CFRCLSs，并初步研究了CFRCLSs的壓縮性能。Sugiyama等人利用連續(xù)的碳纖維和纖維張力制作了不同芯形狀的夾芯結(jié)構(gòu)。Essassi等人研究了3D打印生物基復(fù)合夾芯梁的彎曲疲勞行為。然而，
雖然對(duì)于CFRCLSs的3D打印和力學(xué)行為有一些初步的研究報(bào)道
，但
仍缺乏對(duì)3D打印CFRCLSs的彎曲性能和失效行為的廣泛的理論和實(shí)驗(yàn)研究
。此外，
幾乎沒有使用SMPs3D打印CFRCLSs的先例
。
展開 連續(xù)CF/PEEK碳纖維熱塑性復(fù)合材料
根據(jù)現(xiàn)今市場(chǎng)的需求，與熱固性樹脂基復(fù)合材料相比，熱塑性復(fù)合材料具有高韌性、高抗沖擊和損傷容限、無限預(yù)浸料存儲(chǔ)期、成型周期短、生產(chǎn)效率高、易修復(fù)、廢品可回收再利用等眾多優(yōu)點(diǎn)。熱固性復(fù)合材料往往存在成型周期長(zhǎng)、沖擊韌性差、預(yù)浸料存放時(shí)間短、不能重復(fù)使用、局部損傷難于修復(fù)等一系列缺點(diǎn)，所以，人們?cè)谥饾u認(rèn)識(shí)到熱塑性復(fù)合材料的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)后，熱塑性聚合物復(fù)合材料備受國(guó)內(nèi)外研究人員的關(guān)注，尤其是金字塔頂端的航空、航天用高性能熱塑性樹脂基復(fù)合材料，如聚醚醚酮（PEEK）、聚醚酰亞胺（PEI）、聚苯硫醚（PPS）等。
1、良好的斷裂延伸率和斷裂韌性
PEEK作為高性能熱塑性聚合物的代表，其斷裂韌性可達(dá)2.0 KJ/m，是環(huán)氧樹脂的20倍。
2、優(yōu)異的抗分層能力和抗疲勞性
PEEK有著較好的耐沖擊性，它是耐熱樹脂中耐沖擊性較好的一種。同時(shí)PEEK的剛性大，尺寸穩(wěn)定性好，線脹系數(shù)較小，具有優(yōu)異的長(zhǎng)期抗蠕變和抗疲勞特性。
3、優(yōu)異的抗化學(xué)腐蝕性
PEEK的抗化學(xué)腐蝕性極優(yōu)，對(duì)酸、堿及幾乎所有的有機(jī)溶劑都有很強(qiáng)的抗腐蝕能力，只在高溫時(shí)被鹵素和強(qiáng)酸腐蝕，在常溫下只溶于濃硫酸。
4、優(yōu)異耐濕熱性能
PEEK吸濕率低，耐濕熱性能好，高溫高濕下仍能保持良好的力學(xué)性能，此外耐水解性突出，低吸濕性和滲透性，耐蒸汽、水和海水。
5、優(yōu)異的滑動(dòng)磨損和微動(dòng)磨損
PEEK能在 250 ℃下保持高耐磨性和低摩擦因數(shù)。
6、生物相容性
有研究表明，以短碳纖維增強(qiáng)PEEK作為假體材料植入動(dòng)物體內(nèi)，其細(xì)胞毒性小，符合醫(yī)學(xué)植入材料的細(xì)胞毒性指標(biāo)，有良好的血液相容性和組織相容性。
7、透X光
PEEK具有良好的透射性能，不產(chǎn)生如金屬植入體在X射線、CT檢查下形成的偽影，便于患者在醫(yī)療等方面的檢查等。
展開 盤點(diǎn)車用碳纖維復(fù)合材料的廣泛應(yīng)用
寶馬E82 135i 配備的碳纖維高流量進(jìn)氣系統(tǒng)，使用高規(guī)格制程的雙面碳纖維風(fēng)箱與管路，可有效隔絕熱源，提供了更穩(wěn)定的冷空氣來源，提升燃燒效率，釋放高轉(zhuǎn)速馬力。
車用碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
1國(guó)外車用碳纖維發(fā)展概況
國(guó)外在碳纖維復(fù)合材料方面的發(fā)展已初具規(guī)模，形成了碳纖維供應(yīng)商+復(fù)合材料供應(yīng)商+零部件供應(yīng)商+主機(jī)廠的聯(lián)盟式產(chǎn)業(yè)化布局。最具代表性的就是寶馬公司：寶馬公司是首家將碳纖維復(fù)合材料大規(guī)模應(yīng)用于汽車制造的廠商，不僅在新能源汽車i8與i3上采用碳纖維車身還為高性能M車型設(shè)計(jì)了眾多內(nèi)外飾的零部件，而碳纖維材質(zhì)的傳動(dòng)軸、輪轂、方向盤等功能性零部件也正在應(yīng)用或者即將應(yīng)用與旗下眾多車型。此外，豐田、本田、日產(chǎn)和福特等廠家也已經(jīng)將碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用于旗下高性能汽車。而奧迪，奔馳等其他廠家廠商也相繼發(fā)布了CFRP概念車，將逐步應(yīng)用于具體車型。 下表為國(guó)外主機(jī)廠與碳纖維供應(yīng)商的合作現(xiàn)狀：
2國(guó)內(nèi)車用碳纖維發(fā)展概況
國(guó)內(nèi)在車用碳纖維方面開發(fā)較遲，還未形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模，但在新技術(shù)的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用方面也在不斷進(jìn)步：
中科院寧波材料技術(shù)與工程研究所、化學(xué)研究所等單位聯(lián)合研制出連續(xù)碳纖維復(fù)合材料快速熱壓成型成套裝備，及連續(xù)碳纖維復(fù)合材料汽車部件的自動(dòng)化設(shè)備。效率達(dá)到56件/天。
中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所與奇瑞汽車聯(lián)合打造的碳纖維插電式混合動(dòng)力車“艾瑞澤7”車型。車身采用CFRP，外殼重量減輕10%，油耗降低7%；車身總體減重達(dá)40%～60%后，整體可操控性加強(qiáng)，帶來更為出色的加速感受。
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連續(xù)碳纖維CF/PEEK熱塑性復(fù)合材料性能
6、生物相容性
有研究表明，以短碳纖維增強(qiáng)PEEK作為假體材料植入動(dòng)物體內(nèi)，其細(xì)胞毒性小，符合醫(yī)學(xué)植入材料的細(xì)胞毒性指標(biāo)，有良好的血液相容性和組織相容性。
7、透X光
PEEK具有良好的透射性能，不產(chǎn)生如金屬植入體在X射線、CT檢查下形成的偽影，便于患者在醫(yī)療等方面的檢查等。
連續(xù)纖維增強(qiáng)高性能熱塑性復(fù)合材料 應(yīng)用現(xiàn)狀
此外，在飛行器服役過程中的沖擊載荷、高低溫環(huán)境、濕熱環(huán)境等均對(duì)復(fù)合材料的使用提出了較高的要求。連續(xù)纖維增強(qiáng)高性能熱塑性復(fù)合材料（CF/PEEK，CF/PPS等），相比于傳統(tǒng)熱固性復(fù)合材料，具有更明顯的性能優(yōu)勢(shì)，滿足航空領(lǐng)域應(yīng)用的多種需求。隨著國(guó)外基礎(chǔ)研究的深入和工業(yè)制造能力的提升，以及材料成本和制造成本的降低，近年來CF/PEEK熱塑性復(fù)合材料憑借優(yōu)異的性能開始在眾多領(lǐng)域開展應(yīng)用研究。目前，處于研究階段的部件主要集中在航空、航天、船舶、石油以及高端民用制造領(lǐng)域。部分已經(jīng)應(yīng)用和正在科研攻堅(jiān)的部件如圖5所示，這些應(yīng)用和研究進(jìn)展表明連續(xù)纖維增強(qiáng)高性能熱塑性復(fù)合材料，尤其是CF/PEEK熱塑性復(fù)合材料的廣闊前景。
圖5 CF/PEEK熱塑性復(fù)合材料已經(jīng)應(yīng)用和正在研發(fā)的部件實(shí)例
（a）衛(wèi)星支架或蒙皮；（b）機(jī)翼前緣；（c）彈艙門；（d）發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣和風(fēng)扇葉片；（e）直升機(jī)旋翼槳轂和起降支承；（f）采油管道
國(guó)內(nèi)對(duì)于連續(xù)纖維增強(qiáng)高性能熱塑性復(fù)合材料制件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與應(yīng)用尚處于起步階段，高性能熱塑性復(fù)合材料的上游材料即高性能熱塑性預(yù)浸料的批量化生產(chǎn)尚屬空白，追趕國(guó)外高性能熱塑性復(fù)合材料設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，積累國(guó)內(nèi)熱塑性復(fù)合材料設(shè)計(jì)和制造經(jīng)驗(yàn)仍是當(dāng)前研究的重要內(nèi)容。
原文出處：
連續(xù)纖維增強(qiáng)高性能熱塑性樹脂基復(fù)合材料的制備與應(yīng)用（點(diǎn)擊“題目”可鏈接全文）
肇 研，劉寒松
2020, 48(8): 49-61
doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2020.000209
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