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行業(yè)資訊
機(jī)翼是飛機(jī)的一個(gè)重要部件。其主要功用是提供升力，與尾翼一起保證飛機(jī)具有良好的穩(wěn)定性。在機(jī)翼上一般配有副翼和襟翼，操縱副翼可使飛機(jī)滾轉(zhuǎn)，放下襟翼可使升力增大。
碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）復(fù)合材料已廣泛用于航空，汽車和其他工程應(yīng)用的主要結(jié)構(gòu)的制造。第一個(gè)采用復(fù)合材料機(jī)翼和機(jī)身的大型商用客機(jī)是波音787，波音公司認(rèn)為碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料可大幅減重并增加燃油效率達(dá)20%。除固定翼飛機(jī)外，直升機(jī)、旋翼飛機(jī)及無人機(jī)的機(jī)翼都采用復(fù)合材料。
碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料雖自身具有高強(qiáng)度，但具有易碎和疲勞損壞特性。在CFRP生產(chǎn)過程中，碳纖維通常沿相同的方向排列并用樹脂浸漬，以形成預(yù)浸料，這些材料被廣泛的用來降低結(jié)構(gòu)材料的重量用于航空航天工業(yè)，如在垂直尾翼、方向舵、升降舵、水平尾翼和飛機(jī)的主體結(jié)構(gòu)件中。
在使用各種建模和分析技術(shù)的前提下，研究了CFRP復(fù)合材料中裂紋萌生和擴(kuò)展的機(jī)理。通過宏觀模型假設(shè)所有機(jī)構(gòu)包含裂紋和空隙，這些微小裂紋的增長是穩(wěn)定的。碳纖維布在機(jī)械載荷作用下，在宏觀尺度上產(chǎn)生了不同的破壞機(jī)制。
當(dāng)釋放應(yīng)變能量超過創(chuàng)建一個(gè)新的表面積和產(chǎn)生裂紋尖端附近的塑性變形所需要的能量時(shí)，在這些階段裂紋擴(kuò)展足以觀察到（大于幾微米至幾百微米）。對于飛機(jī)來說，即使很小的裂縫都會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性的飛機(jī)故障。
目前解決碳纖維材料脆性易產(chǎn)生微小裂紋的方法，通常是在樹脂中加入增韌劑，但韌性增強(qiáng)顆粒分散性差，能夠形成高和低顆粒密度區(qū)域，進(jìn)而降低復(fù)合材料的性能。目前歐美已使用在不降低復(fù)合材料性能樹脂增韌材料，其中有代表性的如大連義邦Xantu. Layr，使用在預(yù)浸料層間，鋪貼簡便，改善樹脂內(nèi)部分層斷裂，沖擊之后的壓縮強(qiáng)度，提升復(fù)合材料分層和抗疲勞特性。另外這些納米纖維膜不會(huì)增加預(yù)浸料的厚度和重量，在層間區(qū)域充當(dāng)脆性樹脂基體的納米級增強(qiáng)物質(zhì)，最終形成更堅(jiān)韌的樹脂(可以與其他增韌體系共同使用)，在受到壓力或沖擊時(shí)不易發(fā)生微小裂紋。
復(fù)合材料成型工藝的特殊性導(dǎo)致復(fù)合材料的抗沖擊性、斷裂韌性和分層強(qiáng)度通常較差。所以，韌性增強(qiáng)物質(zhì)用于輔助復(fù)合材料有利于改善復(fù)合材料的抗分層性、損傷容限和抗疲勞特性。碳纖維復(fù)合材料經(jīng)過60多年的發(fā)展，在技術(shù)和工藝等都取得了許多成果，應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)展，從航空航天及前沿的軍事領(lǐng)域，逐步拓展到汽車及各類競技體育用品等領(lǐng)域，未來它在民用、軍用和航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用也會(huì)更加廣泛。
本文意在傳播新材料資訊，部分圖片來自網(wǎng)絡(luò)。
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