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曼徹斯特大學編織復合材料取得新進展

嘉峪檢測網        2020-02-15 19:59

近日,來自英國曼徹斯特大學的科學家們明確了編織復合材料的損傷產生及發展機制,而該項成果對于提升編織復合材料使用效率大有裨益;而基于該研究,通過對復合材料進行編織設計可以應用在航空航天、汽車傳動軸以及曲棍球桿等運動器材中。

 

該項研究成果近期發表在復合材料科學與技術(Journal of Composites Science and Technology)雜志上。編織技術在紡織工業中起步很晚,但如今,隨著機器人技術與先進工業系統的集成,該技術已經逐漸推向航空航天、汽車和能源等高附加值制造業領域。

 

在該項研究中,科學家們首次采用獨特的3D成像過程實時記錄了碳纖維復合材料管狀結構在外部載荷下的性能變化數據,從而為最大程度提高材料使用效率繪制了一幅藍圖;因為利用該項研究,可以通過已確定的載荷和應力點來提高材料壽命,而這些載荷和應力點會導致損傷從次臨界狀態轉變為臨界狀態。

 

因此,通過利用實時監測的應力應變和破壞數據,并開發定制的復合材料設計工具,可以科學地設計所需的復合材料,而不是僅僅簡單地模仿金屬材料的特性與要求。

 

負責該項研究的首席科學家菲爾·威瑟斯教授指出:“原位X射線成像使我們首次通過3D成像方式了解了碳纖維復合材料管損傷的產生與發展機制。”該項研究中選用的碳纖維編織復合材料管是通過將碳纖維絲束編織成連續的交錯螺旋線制成。

 

最近研究也表明,通過復合材料結構的定制編織可以應用到范圍極廣的領域,而由于采用了新的3D成像技術,高性能碳纖維復合材料可以實現精確地設計來滿足不同的應用。預計編織復合材料在輕型耐損傷結構具有潛在的發展潛力,但由于缺乏足夠的設計和材料性能數據,在高端制造業中的應用仍有待驗證。

 

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來源:錢鑫中科院

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