静电纺短尼龙6纳米纤维提高碳复合材料的抗损伤性

碳纤维复合材料由于其高比强度和模量而成为首选的结构材料。然而，碳复合材料的层压结构和各向异性特性使它们对外部载荷敏感。由于脆性基体控制平面方向内外的特性，因此层间富含树脂的区域特别容易发生基体开裂。这种初期损坏最终会演变成限制寿命的断裂，例如II型载荷下的分层。

已经采用多种技术来阻止裂纹的产生和扩展，从而提高复合材料的抗损伤性。最有前途的方法之一是用纳米粒子改性环氧树脂，因为它们的表面积与体积比高，并且能够抵抗微米级裂缝。然而，纳米粒子与微观结构中的团聚错综复杂地联系在一起，可以作为脆化损伤的起始点。

静电纺短尼龙6纳米纤维(图a)被提议作为替代环氧树脂增强材料，因为它们的整体机械性能与环氧树脂相当。高表面积和纵横比的纳米纤维有望引入能量吸收界面和纳米级韧性机制(图b)。制造涉及纳米纤维的纺丝和缩短，然后使用真空袋对环氧树脂进行改性以制造碳纤维复合材料。根据ASTMD6264/D6264M-17，在准静态压痕载荷下测试样品。

结果表明，在最佳纳米纤维浓度下，峰值力、位移和弹性韧性分别提高了8.7%、8.8%和53%。外部定向损伤增长受到抑制，损伤面积略有增加。在最佳纳米纤维浓度下，分层面积减少了12.6%。压缩纤维失效的抑制和增强的层间粘合被认为提供了卓越的性能。

这些新开发的电纺纳米纤维增强碳复合材料试图解决航空航天、船舶和汽车应用中常见的复合材料抗损伤性差的经典问题。抗损伤性的提高可能会降低无损检测的成本，并采用安全系数低的复合结构。

这项工作由马来西亚工艺大学先进复合材料中心(CACM)的UsaidAhmedShakil领导，并得到六名团队成员的支持，即ShukurBinAbuHassan、YazidBinYahya、MuhammadAsyrafBinMuhammadRizal、AhmadIlyasBinRushdan教授,来自马来西亚工艺大学的MatUzirbinWahit和来自马来西亚彭亨大学的MohdRuzaimiMatRejab。它已发表在《聚合物复合材料》杂志上。

新加坡纽卡斯尔大学KhengLimGoh副教授在材料技术方面具有专业知识，担任该项目的技术顾问。Goh副教授说：“碳纤维复合材料由于其高比强度和刚度，现在在飞机和汽车工业中得到广泛采用，使飞机和车辆的燃油效率和成本效益更高。但是，事故不可避免地会发生，发生这种情况时，维修在材料和周转时间方面的成本很高。修改碳纤维复合材料以提高抗冲击性是缓解该问题的关键。

“我真的很高兴该团队在开发这种改善碳纤维复合材料冲击性能的方法方面非常成功。我真的很高兴该方法和研究结果已经发表。”