基于直写成型的环氧复合材料网格结构制备及其增强增韧机制

来源：复合材料学报杂志2023年第10期北京时间：

作者：张行乐, 仰钧毅, 程昌利, 刘禹, 王震宇,

摘要：环氧复合材料因其轻质、高强度等特性在航空航天、汽车等领域有极高的应用价值，但环氧树脂的脆性特征严重限制了其实际工程应用，如何协同提高环氧复合材料的强度和韧性仍是一个巨大的挑战。鉴于此，本文设计了一种由实心增强层与多孔增韧层逐层组装而成的环氧复合材料网格结构，并通过直写式3D打印工艺制备。采用旋转流变仪和光学显微镜对直写浆料和打印线条的物化性能进行了表征测试，通过电子万能力学试验机对不同结构参数的环氧复合材料网格结构进行了力学性能测试。测试结果表明：层状网格结构的引入使复合材料的比弯曲强度相较于实心环氧复合材料最高提升了95%，韧性最高提升了630%，断裂韧性最高提升了19.1%。从断面形貌分析和有限元模拟的分析结果可以得出结论，网格结构中的增强层保证了结构强度，而增韧层则有效耗散外部变形并阻止裂纹扩展。本文为纳米复合材料的细观结构设计提供了新思路，为高强高韧复合材料的制备和工程应用提供了理论依据。

关键词：环氧复合材料, 3D打印, 直写, 增强增韧, 网格结构,