剪切载荷下温度和应变率对CF/PEEK复合材料强化行为的影响

junhuapeek

2020年11月17日 10:21

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连续碳纤维CF/PEEK热塑性复合材料

碳纤维增强聚醚醚酮（CF/PEEK）是一种高性能热塑性复合材料，与传统的碳纤维增强环氧树脂热固性复合材料相比，具有高温力学性能好、热稳定性好、抗冲击、易修复、易存储以及成型效率高等特点。因此CF/PEEK复合材料广泛应用于航空航天领域、汽车、医疗、石油化工等等。

近日，南京航空航天大学的齐振超教授发表了一篇名为《剪切载荷下温度和应变率对碳纤维增强聚醚醚酮（CF/PEEK）复合材料强化行为的影响》的论文，系统地研究了温度和应变对CF/PEEK复合材料剪切行为的影响，发现随着温度从20 ℃升高到130 ℃屈服应力下降了66%左右，下降速度先快后慢，如图1所示；随着应变率从10-5 s-1提高到0.1 s-1屈服应力均匀增大了35%左右，如图2所示，为拓宽CF/PEEK的应用范围做出贡献。其中，他们选用的CF/PEEK复合材料来源于江苏君华特种工程塑料制品有限公司。

图 1 CF/PEEK 复合材料在不同应变率下的应力-应变曲线

图 2 CF/PEEK 复合材料在不同温度下的应力-应变曲线

近几年对PEEK的研究主要集中在医疗器械方面，这主要是由于PEEK的弹性模量约为3～4 GPa，与纯钛（110 GPa）相比，更接近骨组织的弹性模量（松质骨3.2～7.8 GPa，皮质骨17～20 GPa），可以避免应力遮挡效应，有效地将骨组织界面的应力均衡传递，维持骨结合界面的稳定。然而与金属种植体相比，PEEK的机械性能有待提高，而纤维增强就是一个很有效的方法。目前有玻纤、碳纤增强PEEK复合材料，以CF/PEEK为例，采用采用CF/PEEK单向预浸料0°制备LU-CF/PEEK复合板材，其纵向模量可达130 GPa！

碳纤维增强聚醚醚酮(LU-CF/PEEK[0]₁₆)复合材料力学性能