聚合物基纳米复合材料中的纸:通往优越热稳定的途径
Johannes Bibinger1,2, Sebastian Eibl2, Hans-Joachim Gudladt3
1Institute of Lightweight Engineering, University of the Bundeswehr Munich, 85577 Neubiberg, Germany.
Nanomaterials (Basel, Switzerland)
|July 25, 2025
概括
将碳纳米管 (CNT) 添加到碳纤维增强塑料 (CFRP) 中可以提高热稳定性. 这种增强延迟了在热应力下损坏和强度损失,增加了材料的安全性和可靠性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术纳米技术
- 复合材料 复合材料 复合材料
背景情况:
- 碳纤维增强塑料 (CFRP) 由于高分子矩阵的热导率低,其热稳定性不佳.
- 在CFRP中低效散热导致过热和在热负荷下降解.
- 碳纳米管 (CNTs) 提供了增强复合材料热性能的潜力.
研究的目的:
- 调查基于buckypaper的碳纳米管 (CNT) 在CFRP中的整合.
- 评估CNT对CFRP可制造性,材料性能和耐热性的影响.
- 为了确定CNT度,buckypaper排列和热性能之间的关系.
主要方法:
- 在十六个8552/IM7预布层中加入最多九个buckypaper.
- 对buckypaper透和潜在的矩阵枯竭缺陷的评估.
- 在模拟的热应力下评估导热性,机械完整性和耐热性.
主要成果:
- 在不耗尽矩阵的情况下,多达五个buckypapers (8重量%的CNTs) 被集成.
- 嵌入式CNTs的有效导热率达到了7W/m·K.
- 在50kW/m2辐射下,热损伤和强度损失延迟了多达20%.
- 热阻与CNT度相关;布基纸的布置影响了材料质量.
结论:
- 集成buckypaper是一种可行的方法,可以增强CFRP的热性能.
- 高度的CNT是提高耐热性的关键.
- 战略性的buckypaper放置对于保持材料质量至关重要.
- 这种方法显著提高了CFRP在热应力下的安全性和可靠性.
