碳纤维形状记忆复合材料的研制及其性能分析

作     者：盛嘉喜 

作者单位：南京理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：徐志洪

授予年度：2012年

学科分类：08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：自展开结构 形状记忆聚合物 短切碳纤维 炭黑 碳纤维布 

摘      要：作为一种新型的智能材料,形状记忆复合材料可以在外界激励作用下产生较大的回复变形,由其制备的复合材料与结构,集传感和控制、承载功能于一身,使其成为当前空间可展开结构中最具潜力的复合材料之一。 本文研究了形状记忆环氧树脂聚合物,表征了其物理力学性能和形状记忆性能,并以形状记忆环氧树脂为基体,制备了短切碳纤维增强形状记忆复合材料、炭黑增强形状记忆复合材料和碳纤维布增强形状记忆复合材料。主要的研究工作包括： 1.研究了形状记忆环氧树脂聚合物材料的力学性能和形状记忆性能,通过实验得到其在不同温度下的应力-应变关系曲线和弹性模量与温度关系曲线,得到其玻璃转化温度。 2.研究了短切碳纤维增强形状记忆复合材料的热-力学特性、形状记忆性能以及电阻率与碳纤维含量的关系;研究结果表明：碳纤维可以显著增强材料的力学性能,同时导电性能大大提高,可以利用电能有效地加热来驱动其形状回复。 3.研究了炭黑对复合材料力学性能和形状记忆性能的影响情况;研究结果表明：炭黑的加入对材料的力学性能和形状记忆性能影响不大,却有效地增加了材料的变形能力,使其最大应变率达到55%。 4.研究了碳纤维布增强形状记忆复合材料,测试了其在不同温度下的荷载与挠度之间的关系、压缩-展开特性以及在不同挠度下的形状记忆性能,验证了其在可展开结构应用的可行性。