脉冲电流可改善 复合材料抗冲击性能

8月27日，记者从西北工业大学获悉，该校力学与土木建筑学院王富生教授团队提出了一种采用脉冲电流来改善三维正交编织复合材料抗冲击性能的方法，并系统揭示了脉冲电流对正交编织复合材料冲击损伤的抑制机理。相关成果近日在线发表于国际期刊《自然·通讯》。

碳纤维/环氧树脂基复合材料受到冲击载荷容易出现损伤，降低复合材料的承载能力。此前，对于提升复合材料抗冲击性能的方法多从材料改性、结构设计和制造工艺等方面考虑，但对改善复合材料的抗冲击性能仍存在局限性。

对此，王富生团队与合作者将编织物的结构特性与碳纤维的电磁特性相结合，提出了一种降低三维正交编织复合材料冲击损伤的策略。利用无线通信技术，研究团队设计搭建了落锤冲击试验机、电流源和数据采集设备等一体集成的实验平台，实现了脉冲电流和冲击力对正交编织复合材料的协同加载。研究结果表明，随着脉冲电流峰值从0A增加到110A，三维正交编织复合材料板的非弹性能量和残余变形分别减少了35.81%和47.64%。研究人员介绍，此项研究成果可以为提高复合材料在冲击载荷下的损伤容限提供新途径。