不同铺层下的热塑性碳纤维板力学性能研究

　　研究不同铺层的力学性能对于我们理解材料的行为和性能至关重要。不同铺层的力学性能可以影响材料的强度、刚度、耐久性以及其他关键特性。通过深入研究不同铺层的力学性能，我们能够优化材料的设计和应用，提高产品的质量和性能。这种研究也为我们提供了改进材料制造和工程设计的机会，以满足不断变化的需求和挑战。随着热塑性碳纤维热度变高，对于这种复合材料的铺层性能影响也成为了大家关心的问题。 　　本文我们是以长纤连续碳纤维+聚醚醚酮的单向预浸带(碳纤维含量60%)为基础，通过四种铺层方式来看其性能影响，铺层的方式看上图，分别为A型0°/90°铺放、B型混编、C型0°铺放、D型90°铺放。
　　聚醚醚酮(PEEK)是一种高性能的工程塑料性树脂材料，具有良好的热稳定性和耐化学腐蚀性，以及优异的机械性能和耐磨性，同时还具有较低的摩擦系数和良好的自润滑性能。长纤连续碳纤维是非常理想的增强体材料，当与聚醚醚酮一起制成高性能复合材料时，能明显提高聚醚醚酮树脂的力学性能、使用温度等，可以进一步拓展PEEK的应用领域。
　　通过上图可以看到同样是碳纤维纤维含量60%的碳纤维预浸料的不同铺放方式的层合板材的拉伸、弯曲和冲击强度柱状图。拉伸性能的表现上面，拉伸测试中是夹持测试，那由于C型0°铺放板材样品在测试拉伸性能时，不容易夹持维易产生脱皮现象，无法得到准确的拉伸性能数据。那我们能够看出A/B/D型的性能表现，这里面分析的话，抗拉伸性能主要是跟轴向增强纤维有关系，那C型0°铺放板材的轴向增强纤维数量是远远多于其他三种板材,故可以推测C型板材的拉伸性能在四种板材中最优。
　　四种铺层方式的热塑性碳纤维板是以C型0°铺放板材表现比较好，因为这种铺层方式下，内部增强体纤维数量是远高于其他三种板材，所以其力学性能会更好，这也是碳纤维高性能优势凸显的原因。 　　那对于B型的混编类型，进行特定的分析，整个的性能不能完全凸显出来，更多的是因为在编织交叠的时候，会出现一定高度的循环升降，这将造成层与层之间的黏结性降低,而且还会造成板材中的纤维弯曲和应力集中。当受到外界作用力时，碳纤维弯曲现象使材料的增强纤维不能充分发挥作用。由于编织预浸带的衔接处有高度差,会使板材受到剪切力的作用，从而导致B型板材力学性能下降。对于D型板材，纤维取向方向与受力方向垂直，无法起到增强效果。那A型是0°/90°铺放，好像是跟B型类似，但是因为避免了交织出现高度差，所以在整个的性能表现要高于B型。以三种性能都相对较低于C型。推荐阅读：热塑性树脂+长纤连续碳纤维的强强联手
　　总结下来：热塑性碳纤维板材的力学性能与模压过程中浸渍带的铺放方式有关。C型板材由于其轴向受力纤维的数目最多其各项性能相对最优，A型板材(0°/90°) 次之，B型板材(混编)虽然规整美观，但由于在编织交叠处的高度升降产生纤维弯曲和应力集中现象，所以其性能并不是较优，各项性能都相对较差的是D型板材。