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低密度纤维增强酚醛气凝胶复合材料的力学特性及断裂机制

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分别以低密度玻璃纤维、石英纤维、碳纤维针刺预制体为增强体,制备出不同的纤维针刺预制体增强酚醛气凝胶复合材料(NF/PA),研究了纤维种类对材料力学性能及断裂行为的影响.结果表明:酚醛气凝胶与纤维预制体形成良好的界面结构,微观上呈现"珠串"状三维开孔网络结构特征,因而复合材料具有较低的密度(0.45 g/cm3)和室温热导率(0.046～0.067 W/(m·K)).在拉伸与压缩过程中,基于NF/PA明显的塑性形变现象,分析了裂纹扩展过程中材料所吸收的能量,发现纤维种类会显著影响界面特性进而影响材料断裂和失效机制.其中,碳纤维的界面结合强度小于酚醛气凝胶极限剪切应力,在断裂过程中纤维先与酚醛气凝胶脱粘,表现为"滑脱界面";玻璃纤维与石英纤维界面结合强度大于酚醛气凝胶极限剪切应力,在断裂过程中酚醛气凝胶先被破坏,表现为"粘性界面".相较于玻璃纤维、石英纤维,碳纤维对NF/PA增韧、补强效果较优.
Mechanical properties and fracture mechanisms of low-density fiber preforms reinforced phenolic aerogel composites

张鸿宇、钱震、牛波、张亚运、龙东辉

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华东理工大学 化工学院,上海 200237

热防护材料 纤维针刺预制体 酚醛气凝胶 力学性能 断裂机制

国家自然科学基金

22078100

2022

10.13801/j.cnki.fhclxb.20210909.002

复合材料学报
北京航空航天大学 中国复合材料学会

复合材料学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：0.933
ISSN：1000-3851
年,卷(期)：2022.39(8)
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