三維紡織結(jié)構(gòu)多功能復(fù)合材料研究新進(jìn)展

2022-06-28 15:39:14

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輕質(zhì)、高強度和具有耐高溫及阻燃性能的復(fù)合材料在航空航天、軍事和交通運輸?shù)阮I(lǐng)域具有極高應(yīng)用需求。例如，當(dāng)衛(wèi)星的重量減少1kg時，火箭和推進(jìn)劑可減少500kg，對于減少能源消耗、節(jié)約成本具有重要意義。然而，輕質(zhì)材料內(nèi)部往往具有較高的空隙含量，與優(yōu)良的機械性能之間存在本質(zhì)沖突，常規(guī)手段難以實現(xiàn)。受自然界中甲蟲鞘翅質(zhì)輕且堅固的集成結(jié)構(gòu)特征取法，東華大學(xué)紡織學(xué)院許福軍教授課題組基于三維紡織一體成型技術(shù)制備了高孔隙含量的芳綸三維立體中空結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。

由于特殊的芯層空間結(jié)構(gòu)（空氣含量約為86.2%），該三維織物復(fù)合材料兼具輕質(zhì)（體積密度低至0.197g/cm3）和抗壓性能（可承載自重16000倍的壓力）。此外，燃燒測試發(fā)現(xiàn)該復(fù)合材料試樣阻燃性優(yōu)異，且經(jīng)300s火焰燒蝕后，力學(xué)性能仍保持在92%以上。

在此研究基礎(chǔ)上，還可設(shè)計并制備超輕質(zhì)三維高增益微帶天線（3DWS-MA-T）。與傳統(tǒng)貼片式微帶天線相比，該3DWS-MA-T具有輕質(zhì)、抗分層的特點，在工作頻率（2.4GHz）具有良好的阻抗匹配（S11值＜20dB），且實現(xiàn)了高超的電磁性能（增益值d＞5B）。并且在極端環(huán)境（-196～200℃）下具優(yōu)異的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和電磁學(xué)穩(wěn)定性。（東華紡織/轉(zhuǎn)載）

紡織品、江門中恒