盤點(diǎn)復(fù)合材料夾心結(jié)構(gòu)中的常見(jiàn)芯材類型及特點(diǎn)

       芯材在整個(gè)復(fù)合材料工業(yè)中被廣泛使用 ，用來(lái)制造堅(jiān)硬而輕巧的復(fù)合材料產(chǎn)品 。通過(guò)使用適當(dāng)?shù)男静囊部梢蕴岣邔?dǎo)熱性 、隔音性和耐火性 。芯材的使用也稱為夾心結(jié)構(gòu)（三明治結(jié)構(gòu)） 。“三明治”由面板 、芯材和背板組成 。使用芯可以使重量增加最小并獲得更厚的層壓板 。

       粘合夾層結(jié)構(gòu)在復(fù)合材料領(lǐng)域應(yīng)用已經(jīng)半個(gè)多世紀(jì) ，一直是復(fù)合材料行業(yè)的基本組成部分。使用相對(duì)較薄 、結(jié)實(shí)的面板粘結(jié)到較厚 、輕質(zhì)的芯材上的想法 ，使該行業(yè)能夠構(gòu)建結(jié)實(shí) 、堅(jiān)固 、輕便且高度耐用的結(jié)構(gòu) 。這項(xiàng)技術(shù)已在船 、卡車 、汽車 、風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和建筑結(jié)構(gòu)中得到證明 。如果正確選擇芯層和表層 ，重量增加3％可使抗彎強(qiáng)度和剛度分別提高3.5倍和7倍 。

       面板幾乎可以是任何材料 。在復(fù)合材料工業(yè)中 ，最常見(jiàn)的面板是玻璃纖維和碳纖維板 。目前有多種類型的芯材可供選擇 ，其性能和成本范圍廣泛 ：

輕木

       輕木具有高的縱橫比和定向排列的晶胞 ，以使晶粒朝向最大應(yīng)力的方向 。輕木在娛樂(lè)船船體 、軍用飛機(jī) 、海軍艦船 、車輛 、風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和耐腐蝕的工業(yè)坦克等產(chǎn)品上具有較好的記錄 。

       端粒輕木的閉孔結(jié)構(gòu)由細(xì)長(zhǎng)的棱柱形孔組成 ，其長(zhǎng)度（晶粒方向）約為直徑的16倍 。該材料的密度通常在每立方英尺6到16磅之間 ，因此具有出色的剛度和粘結(jié)強(qiáng)度 。端粒輕木有平板形式 ，可用于平板結(jié)構(gòu)，也可采用薄紗支持的塊狀布置 ，以適應(yīng)復(fù)雜的曲線 。

交聯(lián)PVC泡沫

       聚氯乙烯（PVC）泡沫芯是通過(guò)將聚乙烯基共聚物與穩(wěn)定劑 、增塑劑 、交聯(lián)化合物和發(fā)泡劑結(jié)合在一起制成的 。將混合物在壓力下加熱以引發(fā)交聯(lián)反應(yīng) ，然后浸入熱水罐中以膨脹至所需密度 。PVC泡沫可以很好地結(jié)合強(qiáng)度和重量 ，密度范圍為4到30 lb /ft? 。

熱塑性泡沫

       泡沫熱塑性聚苯乙烯非常輕 ，僅重約2磅/平方英尺 。這種材料的機(jī)械性能非常低 ，聚苯乙烯會(huì)受到聚酯樹脂的侵蝕和溶解 。這些泡沫將不符合復(fù)雜的曲線 。使用通常僅限于浮力而不是結(jié)構(gòu)應(yīng)用 。

聚氨酯泡沫

       聚氨酯可以片材形式使用 ，也可以在用作隔熱材料或浮力材料時(shí)發(fā)泡到位 。聚氨酯泡沫可以以各種密度吹塑 ，從2 lb /ft?到20 lb /ft?以上 。由于其較低的剪切值 ，這種泡沫通常不用于結(jié)構(gòu)應(yīng)用 。

線性PVC泡沫

       線性PVC泡沫芯主要用于船舶工業(yè) 。其獨(dú)特的機(jī)械性能是非交聯(lián)分子結(jié)構(gòu)的結(jié)果 ，該結(jié)構(gòu)允許在失效前發(fā)生明顯的撓曲 。與交聯(lián)（非線性）PVC相比 ，該P(yáng)VC的靜電性能較差 ，沖擊吸收性能更好 。

PMI泡沫

       聚甲基丙烯酰亞胺（PMI）泡沫通常用于高級(jí)復(fù)合材料預(yù)浸料的復(fù)合結(jié)構(gòu)中 ，這種結(jié)構(gòu)需要能夠承受超過(guò)350o F的固化溫度 。

蜂窩

       各種類型的人造蜂窩芯廣泛用于航空航天和運(yùn)輸行業(yè) 。蜂窩材料包括紙 ，鋁 ，酚醛樹脂浸漬的玻璃纖維 ，聚丙烯和芳綸纖維經(jīng)酚醛處理的紙 。密度范圍為1到6 lbs /f? 。物理性質(zhì)在很大程度上取決于特定的材料和密度 。蜂窩芯可以制造極輕的面板 。

纖維增強(qiáng)芯

       纖維增強(qiáng)復(fù)合芯技術(shù)將玻璃纖維和閉孔泡沫結(jié)合在一種工程結(jié)構(gòu)中 ，以創(chuàng)建具有非常高機(jī)械性能的非常有效的夾芯解決方案 。它非常適合用作需要高剛度的靜態(tài)應(yīng)用的材料 ，也可以替代木材和膠合板 。

核心織物（層壓散料）

       使用各種材料生產(chǎn)稱為核心織物或?qū)訅荷⒘系漠a(chǎn)品 。這些產(chǎn)品的目的是創(chuàng)建一個(gè)屏障 ，以防止打印出來(lái)或快速增加層壓板的厚度 。在大多數(shù)情況下 ，芯布是使用聚酯長(zhǎng)絲的非織造材料 ，該聚酯長(zhǎng)絲被粘合成墊狀吸墨紙構(gòu)型 。這些產(chǎn)品被樹脂浸濕 ，并類似于玻璃纖維增強(qiáng)材料進(jìn)行層壓 。

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