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

摘要：

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.

关键词：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

所属期刊栏目：39

分类号：TB332(工程材料学)

资助基金：国家自然科学基金22078100

在线出版日期：2022-08-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：3663-3673