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樹脂基復(fù)合材料以其輕質(zhì)高強(qiáng)、抗疲勞、耐腐蝕等一系列性能優(yōu)勢，逐漸發(fā)展成為航空結(jié)構(gòu)不可或缺的材料體系。按照基體樹脂的種類，可以將樹脂基復(fù)合材料分為熱固性和熱塑性兩大類。由于熱塑性復(fù)合材料預(yù)浸料制備及成型加工困難大，限制了其在飛機(jī)及發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用。以往針對熱固性復(fù)合材料的研究較多，應(yīng)用也較為成熟。

讓我們攜手，以千米級連續(xù)制造能力，共同開拓熱塑性復(fù)合材料應(yīng)用的無限可能！

碳纖維/PEKK熱塑性3D打印復(fù)合材料艙門鉸鏈 瑞士9T Labs開發(fā)了一種包含 3 步制造工藝流程的增材融合技術(shù) ( Additive Fusion Technology，AFT) ，并使用該技術(shù)制造了碳纖維/PEKK增強(qiáng)的3D打印直升機(jī)艙門鉸鏈。

熱塑性聚氨酯(TPU)是一類性能優(yōu)良的彈性體，具有較高的拉伸強(qiáng)度，達(dá)到6倍以上的伸長倍率。廣泛應(yīng)用于建筑、汽車、電線和電纜。但是TPU極易被火焰點(diǎn)燃，快速燃燒，在燃燒的過程中伴隨著強(qiáng)烈的黑煙和致命的氣體產(chǎn)物，因此帶來較高的安全隱患。通常添加型阻燃劑會對聚合物基體的機(jī)械性能造成明顯損害。特別是彈性體材料，阻燃劑的加入通常造成伸長率成倍下降。

作為一種熱塑性材料，瀝青是一種結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成非常復(fù)雜的物質(zhì)，通常由帶有烷基側(cè)鏈的稠環(huán)芳烴和雜環(huán)化合物混合而成。 原料瀝青，如石油瀝青、煤瀝青和萘系瀝青等，經(jīng)調(diào)制改性處理可得到各向同性瀝青或各向異性瀝青，再經(jīng)熔融紡絲、均質(zhì)預(yù)氧化、碳化、高溫石墨化后得到瀝青基碳纖維。

具體從聚合物復(fù)合材料的導(dǎo)熱原理入手，重點(diǎn)分析了 CFs 自身對 CFRP 復(fù)合材料熱導(dǎo)率的影響，包括含量、長度、取向等。此外，綜述了提升 CFRP 復(fù)合材料熱導(dǎo)率的四種方法，包括 CFs 表面改性，CFs 定向處理、加入導(dǎo)熱填料以及構(gòu)建三維連續(xù)導(dǎo)熱通道等策略對改善 CFRP 復(fù)合材料熱導(dǎo)率的作用。

對航空航天很多復(fù)雜和特殊的問題，如疲勞斷裂、復(fù)合材料損傷、起落架柔性機(jī)構(gòu)、接觸連接、金屬塑性，熱分析分析等，Abaqus是非常具有優(yōu)勢的。我們誠邀您參加SIMULIA在航天領(lǐng)域結(jié)構(gòu)仿真應(yīng)用線上技術(shù)研討會，本次研討會我們將重點(diǎn)介紹Abaqus在航天領(lǐng)域經(jīng)常遇到的問題，包括復(fù)合材料強(qiáng)度與損傷，橡膠密封分析，熱分析等。。

熱固性材料 熱固性材料與熱塑性材料最大的區(qū)別是在熱環(huán)境之下的固化現(xiàn)象，熱固性材料在受熱后無法再加工。也因此成型期間的融膠流動也隨之改變。材料供貨商總希望優(yōu)化其設(shè)計(jì)，并在黏度及固化程度間找到適當(dāng)?shù)钠胶恻c(diǎn)，這對可加工性以及產(chǎn)品周期有著相當(dāng)大的影響。針對熱固材料，Moldex3D透過分析塑料流動的行為(包含黏度變化及固化時間)，提供材料供貨商更高效率的解決方案來優(yōu)化其配方并節(jié)約成本。

(a) PDMS復(fù)合材料的平面導(dǎo)熱系數(shù)，(b)有限元模擬了連接和離散BN-TA/PDMS復(fù)合材料的傳熱行為，(c) PDMS復(fù)合材料的導(dǎo)熱性，(d)冰模板法制備BN/聚合物復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)比較，(e)純PDMS和PDMS復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)，(f) PDMS、Random BN-TA/PDMS、3D Random BN-TA/PDMS、3D BN-TA/PDMS熱傳導(dǎo)通道示意圖。

03 圖文導(dǎo)讀 圖1.復(fù)合相變材料制備示意圖和微觀結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2.復(fù)合材料的熱導(dǎo)率以及TG曲線，熱導(dǎo)率和文獻(xiàn)的比較。 圖3.相變復(fù)合材料的放熱和吸熱DSC曲線以及結(jié)構(gòu)示意圖。

復(fù)合材料表現(xiàn)出獨(dú)特的權(quán)衡效應(yīng)，即彈性模量、屈服應(yīng)力、密度、導(dǎo)熱系數(shù)和熔融或結(jié)晶焓，可以很容易地通過改變懸浮填料的含量來控制。由于復(fù)合材料的高導(dǎo)電性和潛熱儲存能力之間的協(xié)同作用，含有該復(fù)合材料的焦耳加熱裝置表現(xiàn)出改善的電熱性能。所提出的平臺可用于合理設(shè)計(jì)和簡易制造高性能無形狀因素潛熱存儲系統(tǒng)，用于各種潛在應(yīng)用，如電池熱管理和柔性加熱器。

此外，大多數(shù)復(fù)合材料具有高強(qiáng)度，但缺乏拉伸性和彈性，將本質(zhì)上堅(jiān)韌的珠層和高粘彈性結(jié)合在一種材料中似乎是矛盾的，這在自然界中并不存在。然而，這也為新型的類似珍珠的復(fù)合材料設(shè)計(jì)提供了一個機(jī)會，以繞過通常的“硬/軟”權(quán)衡，使其成為此類應(yīng)用的有吸引力的選擇。先進(jìn)的散熱材料除了具有高導(dǎo)熱性、重量輕、可變形等傳統(tǒng)特性外，還具有自愈能力、熱響應(yīng)性和溫度傳感能力等多種功能。

圖4.不同角度（0?，45?和90?）復(fù)合材料的SEM和EDS圖像。 圖5.不同條件下復(fù)合材料的熱導(dǎo)率變化以及本文熱導(dǎo)率和相關(guān)文獻(xiàn)對比。 圖6.SCF-0, SCF-45, SCF-90 和 SCF-only-90的有限元分析。

在這種情況下，采用具有優(yōu)異的電磁屏蔽性能和熱管理性能的材料來解決上述問題是非常理想的方式之一。含碳導(dǎo)熱填料由于其熱導(dǎo)率高，且填充在聚合物中的復(fù)合材料其重量輕、柔韌性好、可加工性好等優(yōu)點(diǎn)，成為當(dāng)前電磁干擾屏蔽和熱管理材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。石墨烯納米片(GNPs)具有優(yōu)異的導(dǎo)電性、優(yōu)異的導(dǎo)熱性，顯示出作為新材料的巨大潛力。

EGaIn納米顆粒裝飾銀片/PVB柔性熱管理復(fù)合材料的制備工藝示意圖。圖2. 復(fù)合材料的EDS以及結(jié)構(gòu)分析。圖3. 復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)測試。圖4.復(fù)合材料的歸一化的導(dǎo)熱和電阻循環(huán)測試。圖5.復(fù)合材料與商用導(dǎo)熱膏的熱管理性能對比。

該文提出結(jié)合三維多孔石墨烯薄膜和MXene納米片的優(yōu)點(diǎn)，通過真空輔助過濾的方法，將MXene納米片與三維多孔石墨烯薄膜襯底集成，制備出具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)特征、優(yōu)異柔韌性和優(yōu)異電磁干擾屏蔽能力的柔性石墨烯/MXene (G/M)復(fù)合薄膜。本研究中提出的石墨烯/石墨烯復(fù)合薄膜直接使用3D互連多孔石墨烯薄膜和MXene水性分散體作為起始材料進(jìn)行組裝，無需進(jìn)一步的熱處理。

當(dāng)復(fù)合材料遭遇雷擊時，復(fù)合材料會同時受到電-熱-力的耦合作用。根據(jù)焦耳熱定律，雷電流流過時由材料電阻產(chǎn)生的大量焦耳熱量使材料溫度上升，導(dǎo)致材料出現(xiàn)燒蝕損傷。燒蝕損傷也會使材料的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性能降低。受到雷擊作用后，復(fù)合材料的性能必然會下降，因此還需要對雷擊后復(fù)合材料的剩余強(qiáng)度進(jìn)行分析，定量計(jì)算雷擊對復(fù)合材料承載力的影響。

此外，鋁填料的超高負(fù)載(90 wt%)使復(fù)合凝膠具有高導(dǎo)熱系數(shù)(4.04 W/mk)。在熱沖擊測試中，復(fù)合凝膠在器件通常工作溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)出優(yōu)異的熱沖擊穩(wěn)定性。在循環(huán)加熱/冷卻測試中，該復(fù)合凝膠也表現(xiàn)出比市售熱界面材料(TIM)更穩(wěn)定的散熱，該研究結(jié)果為設(shè)計(jì)適合于TIMs的復(fù)合凝膠奠定了基礎(chǔ)。