纤维复合材料层合板的层间增韧及低速冲击研究综述报告.docx

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纤维复合材料层合板由于其具有高强度、高模量、轻质化等优势，在航空航天、汽车、船舶、建筑等领域得到广泛应用。然而，该类材料的低速冲击性能较差，容易出现层间剥离现象，严重影响其使用寿命和安全性能。因此，研究纤维复合材料层合板的层间增韧及低速冲击行为，对于提高其综合性能具有重要意义。
1. 层间增韧技术
层间增韧是指通过对层合板层间界面进行改性，提高其界面剪切强度和断裂韧性，从而提高层合板的耐冲击性能。常用的层间增韧技术包括增韧层、交错层、缝合层和分子层等。
（1）增韧层
增韧层是在层合板的内部添加一层较厚的增韧层，通常选用热塑性材料或弹性体。该技术能够增加层合板的能量吸收能力，抵御外部冲击力，同时降低层间应力，减缓剥离和断裂的发生。例如，王哲等人使用热塑性树脂作为增韧层对层合板进行增韧，结果表明层合板的冲击韧性得到显著提高。
（2）交错层
交错层是指在层合板中夹入一定厚度的交错层，通常选择相互竖直的两种不同纤维方向进行堆叠，从而增加了层合板的各向异性。该技术能够提高层合板的断裂韧性和界面剪切强度，抑制层间剥离。例如，Bernasconi等人使用交错层技术制备EP/CFRP层合板，结果表明该材料的低速冲击性能得到显著提高。
（3）缝合层
缝合层是利用针织或编织法将缝合线嵌入层合板中，从而提高其层间剪切强度和层向损伤容限。该技术能够增强层合板的韧性和能量吸收能力，有效地抵御外部抗冲击荷载。例如，Houssni等人采用无缝缝合和Z形缝合技术制备疏松层合板，结果表明材料的低速冲击性能得到显著改善。
（4）分子层
分子层是一种通过化学方法改性层合板的层间区域，通常利用有机修饰化合物与纳米粒子进行交联反应，形成分子间距较小的层间界面。该技术能够提高层间剪切强度和韧性，提高材料的抗层间剥离能力。例如，Friedrich等人使用分子层层间增韧技术改性层合板，结果表明材料的冲击韧性得到显著提高。
2. 低速冲击性能
低速冲击性能是指在较低速度下，材料对外部冲击荷载的抵抗能力。低速冲击性能常用的测试方法有落锤试验和冲击试验两种。
（1）落锤试验
落锤试验是一种简单易行的低速冲击测试方法，通常选择一定直径和质量的锤头，从一定高度释放，并记录其落地时的冲击载荷和冲击时间。该试验方法可以简单地模拟材料遭受低能量冲击的情况，是评估材料低速冲击性能的常用方法。
（2）冲击试验
冲击试验是一种更加精确的低速冲击测试方法，常用的冲击试验设备有Charpy冲击试验机和Izod冲击试验机。该试验方法通过在一定速度下对材料进行冲击，能够评估材料的断裂韧性和低速冲击性能。
3. 结论
纤维复合材料层合板的层间增韧技术是提高材料低速冲击性能的有效途径之一。目前，常用的层间增韧技术包括增韧层、交错层、缝合层和分子层等。低速冲击性能常用的测试方法包括落锤试验和冲击试验两种。未来研究应重点探究不同层间增韧技术的优缺点和适用范围，制定更为科学合理的层间增韧方案，并充分评估其对纤维复合材料层合板性能的影响。