本篇文章已开启快捷转载，其他微信公众号可自由转载
PART 01
一.引言
PART 02
二.内容介绍
该研究针对碳纤维和玻璃纤维平纹编织复合材料，设计了三种包含EMAA热塑性聚合物的层合板（Type A, B, C）， EMAA作为层间相或基体材料被引入层合板中，实现了不同类型的层间界面类型。其中，Type A中的EMAA薄膜作为添加相嵌入层间；Type B中EMAA作为基体材料与纤维粘结，即层间完全为EMAA材料；Type C则一侧基体为环氧，一侧为EMAA，层间界面为EMAA与环氧的粘接层（图1d）。研究人员基于断裂韧度测试评估层间性能，研究铺层设计和纤维类型对于层间断裂韧度、修复效率以及损伤机理的影响规律。
图1 复合材料层合板的不同设计方案和制备：(a)干纤维织物和树脂；(b)铺层工艺和固化过程；(c)后固化；(d)不同铺层构型设计示意图。
基于I型断裂韧度实验研究了不同铺层构型和纤维类型情况下的层间断裂韧度和不同尺度下的损伤机理。研究发现，对于CFRP和GFRP层合板，Type B类型设计均表现出最高的层间断裂韧度，但是其增韧机理却不相同：CFRP层合板主要是由于EMAA和层内纤维断裂情况下的桥连效应，导致层间韧性显著增强；而GFRP则是整层的桥连效应导致的增韧机制。另一方面，微观损伤模式决定了层间修复性能：EMAA本身的塑性变形和断裂，以及EMAA和环氧之间的界面破坏可以完全或部分的恢复，而纤维和环氧的断裂则难以恢复。
图2 Type B类型CFRP层合板的层间损伤：(a)裂纹扩展模式；(b)和(c)分别为初始和第一次修复后损伤的裂纹表面SEM图像。
图3 Type B类型GFRP层合板的层间损伤：(a)裂纹扩展过程；(b)和(c)分别为初始和第一次修复后损伤的裂纹表面SEM图像。
图4 层间I型断裂韧度结果总结：(a)断裂韧性和修复效率；(b)原始和第一次修复后试件的增韧效果。
图5 层间损伤失效模式和机理：(A) A- CFRP；(b) A-GFRP；(c) B-CFRP；(d) B-GFRP；(e) C-CFRP；(b) C-GFRP。
PART 03
三.小结
本文研究了含有EMAA软硬叠层结构复合材料层合板的增韧和自修复行为，设计了三种不同铺层构型层合板。通过DCB实验评估了铺层构型和纤维类型对层间韧性和修复性能的影响机理。其中，断裂韧度最高可提升605%，而最大修复效率可接近100%。
EMAA大塑性变形以及包含纤维剥离和断裂的桥连效应，是增强断裂韧度的一个主要因素。EMAA/环氧脱粘、EMAA/纤维脱粘、纤维/环氧脱粘和纤维断裂是分层的主要损伤失效模式。尤其是Type B类型GFRP层合板中，观察到整层的桥连，导致明显的增韧效果。
修复效率会受到损伤模式的显著影响，高比例的不可逆损伤（例如纤维断裂等）会显著降低修复效率，而可逆损伤（例如EMAA断裂等）则是层合板可修复功能的基础。因此，应根据具体应用的要求选择适当的铺层设计。
投稿邮箱：mech_of_comps@yeah.net
投稿模板：公众号后台回复“前沿追踪模板”获取
微 信：mech_of_comps
QQ 群：640676531，5407313
