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廣東博皓教您如何選擇合適的三明治夾芯復(fù)合材料
發(fā)布時(shí)間：2020-01-09
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夾芯復(fù)合材料也被形象稱為“三明治材料”或“三明治結(jié)構(gòu)”
，這種材料和結(jié)構(gòu)由上下兩層抗拉抗壓性能優(yōu)異的表層材料（層合木板、金屬、玻璃鋼
、碳纖維或芳綸纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基體復(fù)合材料）
、輕質(zhì)高強(qiáng)并抗剪切的夾芯材料和膠黏劑構(gòu)成
。
常見(jiàn)的夾芯材料有蜂窩板
、巴爾沙輕木和各種高分子的泡沫等
。
復(fù)合材料與金屬均一材料相比具有自身的特殊性
，復(fù)合材料作為“材料”的同時(shí)本身又是一種“結(jié)構(gòu)”
。近來(lái)年
，我國(guó)風(fēng)力發(fā)電、航空航天工業(yè)的發(fā)展
，為夾芯復(fù)合材料的材料研發(fā)
、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝開(kāi)發(fā)提供了很好的契機(jī)
。夾芯復(fù)合材料理念為“高強(qiáng)度剛度
、低重量”要求嚴(yán)格的產(chǎn)業(yè)提供了全新的材料、結(jié)構(gòu)
、工藝的解決方案
；使復(fù)合材料從傳統(tǒng)單層實(shí)心玻璃鋼向夾芯玻璃鋼的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品升級(jí)
，提高了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力
。可以認(rèn)為
，夾芯復(fù)合材料作為朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，在我國(guó)擁有巨大的市場(chǎng)容量和發(fā)展空間。
當(dāng)選擇夾芯材料時(shí)首先要做的是：根據(jù)你的具體應(yīng)用
、部件幾何形狀和制造過(guò)程三個(gè)方面建立關(guān)鍵參數(shù)列表。并考慮以下兩個(gè)問(wèn)題：
1.何種芯材用于構(gòu)造？
2.這種材料該如何層壓
？
實(shí)際應(yīng)用需考慮兩個(gè)方面：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和應(yīng)用環(huán)境
。
對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)至關(guān)重要的芯材性能包括剪切強(qiáng)度和模量、壓縮強(qiáng)度和模量
、表面與芯部的粘結(jié)強(qiáng)度（拉伸/剝離狀態(tài)下）等等。此外，實(shí)際運(yùn)用中還可能有一些特定要求，例如疲勞極限和損傷容限（沖擊載荷下）。損傷容限通常通過(guò)測(cè)量材料的剪切延伸率進(jìn)行分級(jí)。然而，延伸率不是影響沖擊載荷下能量吸收的唯一因素，剪切和剝離強(qiáng)度同樣起到至關(guān)重要的作用。
夾芯復(fù)合材料也被形象稱為“三明治材料”或“三明治結(jié)構(gòu)”
，這種材料和結(jié)構(gòu)由上下兩層抗拉抗壓性能優(yōu)異的表層材料（層合木板、金屬、玻璃鋼、碳纖維或芳綸纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基體塑料） 、輕質(zhì)高強(qiáng)并抗剪切的夾芯材料和膠黏劑構(gòu)成。
常見(jiàn)的夾芯材料有蜂窩板、巴爾沙輕木和各種高分子的泡沫等
。“三明治”夾芯為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了高剛度
、高強(qiáng)度、低重量的優(yōu)異組合
，從而實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品卓越的強(qiáng)重化
。以船艇和高速列車車體為例，在不折損結(jié)構(gòu)剛度強(qiáng)度的同時(shí)
，重量的減輕帶來(lái)了動(dòng)力產(chǎn)品加速提速性能
、操縱性能、運(yùn)能運(yùn)力的提升
，而運(yùn)能的提升又達(dá)到了節(jié)能環(huán)保的效果
。
芯材的選擇有時(shí)會(huì)很簡(jiǎn)單。例如
，壓縮強(qiáng)度大于700psi的芯材選擇范圍是很小的。但對(duì)于大多數(shù)其他強(qiáng)度部件的芯材的選擇，我們應(yīng)首先剔除機(jī)械性能不佳的材料，然后選擇最低密度或價(jià)格下所能提供最佳性能的芯材。
采用“三明治”夾芯復(fù)合材料生產(chǎn)產(chǎn)品，夾芯材料的選擇上應(yīng)當(dāng)首先注意材料在力學(xué)
、極限溫度等方面的性能特點(diǎn)，選擇合適的材質(zhì)，進(jìn)而配合表層材料和黏結(jié)劑樹(shù)脂基體的選擇，包括纖維種類、克重、層數(shù)、夾芯材料密度、厚度。對(duì)整個(gè)鋪層結(jié)構(gòu)作出鋪層設(shè)計(jì)。
除了機(jī)械性能要求以外
，零件的服役環(huán)境同樣應(yīng)該考慮：零件是否會(huì)暴露于水、化學(xué)品、高溫或低溫？它需要耐火嗎？密度是怎樣的？
通常，較高密度的聚合物泡沫材料與較低密度的相同聚合物泡沫材料相比具有更好的耐腐蝕性和耐溫性
。就像層壓過(guò)程一樣，片層結(jié)構(gòu)也可以影響其性能。
總的說(shuō)來(lái)
，正確選擇夾芯材料需要從多個(gè)方面綜合考慮評(píng)估而定。廣東博皓希望大家在選擇時(shí)候用心甄別！
（來(lái)源：材料牛，玻璃鋼經(jīng)驗(yàn)，百度文庫(kù)——夾芯材料版的制備）
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