炭素繊維強化樹脂ベースの複合材料は、その軽量性、高い加工強度、強力な耐食性により、航空宇宙技術、家庭用スクーター、ハイテクエレクトロニクスなどのさまざまな業界で広く使用されています。高温多湿の環境、厳しい温度、および中程度の収縮制御におけるその顕著な製品性能のため、この記事では、制御不能な湿潤温度を伴う過酷な環境における炭素繊維強化複合材料の作業性能とメカニズムの変化を縦断的に研究し、それらを組み合わせます。特定の実験内容とアプリケーションケースが分析されます。
湿度と温度を制御できない環境は、炭素繊維複合材料の性能とメカニズムに大きな影響を与えます。機械的な観点から見ると、高温の老化環境は樹脂と繊維の間の界面に損傷を与えます。顕微鏡で見ると樹脂と繊維が分離します。この界面の分離は複合材料の全体的な性能の低下につながり、それによって機械的特性に影響を与えます。マクロな観点から見ると、複合材料の機械的特性は大幅に低下し、構造全体の安全性が脅かされることになります。
湿気の多い熱環境もパフォーマンス低下の原因となる可能性があります。
引張強度: 複合材料の引張強度は、特に高湿度および高温の条件下で低下します。層間せん断強度: 樹脂と繊維の間の界面が破壊されると、複合材料の層間せん断強度が低下します。弾性率: 引張弾性率 体積はわずかに減少しました。
「さまざまなタイプの繊維強化複合材料の湿気および熱老化特性に関する比較研究」という文書では、一方向炭素繊維複合材料 (CFRP)、ガラス繊維複合材料 (GFRP)、および亜麻繊維複合材料 (FRP) の炭素繊維含有量が60%6が実施されました。温熱老化試験を実施したところ、高温多湿環境下で老化させた後、ガラス繊維複合材料の引張強度と層間せん断強度が大幅に低下し、引張弾性率がわずかに低下することがわかりました。乾燥後、引張特性は回復したが、層間せん断強度は回復しにくかった。ガラス繊維複合材料のエージングプロセス中に発生するガラス繊維の加水分解や界面の剥離などの性能低下は、不可逆的な変化であることがわかります。
亜麻繊維複合材料は水を吸収すると可塑化し、引張強度はわずかに増加しますが、引張弾性率と層間せん断強度は急激に減少しても安定したままになります。乾燥後、引張強度は回復できないか、大幅に低下する一方、引張弾性率と層間せん断強度は大幅に増加します。この現象は、繊維やマトリックスの湿気による可塑化、膨張、劣化などの変化と密接に関係しています。
炭素繊維複合材料は、上記の 2 つの材料とは異なります。エージング時間が増加すると、炭素繊維複合材料の引張特性はほとんど変化しませんが、層間せん断強度はわずかに減少します。乾燥後は引張特性、層間せん断特性が元の状態に戻ります。高温多湿の環境下での老化過程で炭素繊維複合材料が影響を受けても、乾燥後に元の形状に戻り、耐湿熱性が良好であることがわかります。
炭素繊維複合材料は湿気や熱に対する耐性が優れていますが、製品をより適切に使用するには、実際の生産用途では依然として特定の製品調整が必要です。報告書「国産CCF30炭素繊維とCC[300/EH503R3複合材料の高温部品性能に関する研究」]では、特定の炭素繊維樹脂を基にした複合材料の高温多湿環境における経年劣化に関する研究が行われました。研究では次のことが証明されました: CCF300/EH503R3 複合材料は室温で 1 の状態条件でテストされました。000-環境下では、引張破壊形態の 90% にマトリックス損傷が見られ、炭素繊維には明らかな破壊はありません。メッシュ繊維の表面は多量の樹脂で包まれており、炭素繊維と樹脂が強い界面結合力を持っていることが分かります。 93度/乾燥試験環境では、少量の樹脂破れと軽度のカーボン繊維の剥離が発生しました。湿熱環境下で処理後、試験環境温度の上昇により繊維軸に沿って少数のクラックが発生し、繊維表面に包まれる樹脂量が減少しました。剥離が多くなり、繊維と樹脂の結合力が弱まります。しかし、132度/湿式試験温度でも炭素繊維と樹脂はしっかりと結合することができ、CCF300/EH503R3複合材料が優れた界面性能と耐湿熱性を備えていることがわかります。
要約すると、実際の製品と過去の生産経験に基づいて、ターゲットを絞った方法で炭素繊維複合材料の製品設計計画を設計し、製品の適用条件に応じて性能要件を測定し、さらに樹脂マトリックス、炭素繊維前駆体モデルから開始することができます。 、変更スキーム、成形プロセスなどを考慮して、実際のアプリケーションのパフォーマンスを保証するための合理的な設計計画を指定します。これはまさに、最初に製品図面を見て、次に製品の用途要件を理解し、その後で設計計画を与えるという中国の基本的なロジックです。
材料分野の継続的な進歩に伴い、界面改質や前駆体性能の向上により炭素繊維複合材料の湿潤性能や熱性能をさらに向上させることができ、炭素繊維複合材料誘導体もより多くの分野で不可欠かつ重要な役割を果たすようになるでしょう。 。
