連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料(CFRTP)因其優(yōu)異的機(jī)械性能和加工性能，在多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。然而，材料在實(shí)際使用中往往需要承受反復(fù)的載荷作用，因此其抗疲勞性能也是材料重點(diǎn)關(guān)注的地方。本文將探討連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料為何在抗疲勞性能上優(yōu)于短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的詳細(xì)解析。
連續(xù)纖維與短纖維的抗疲勞性能對(duì)比
1. 更高的強(qiáng)度和剛度
連續(xù)纖維：連續(xù)纖維具有較高的長(zhǎng)度和均勻的分布，能夠更有效地傳遞載荷，從而提高復(fù)合材料的整體強(qiáng)度和剛度。這使得連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在高應(yīng)力條件下表現(xiàn)出更好的抗疲勞性能。
短纖維：短纖維的長(zhǎng)度較短，無(wú)法有效傳遞載荷，導(dǎo)致復(fù)合材料的整體強(qiáng)度和剛度較低。在高應(yīng)力條件下，短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料更容易發(fā)生疲勞損傷。
2. 更少的缺陷
連續(xù)纖維：連續(xù)纖維在制備過(guò)程中形成的缺陷較少，減少了材料內(nèi)部的應(yīng)力集中點(diǎn)，從而提高了材料的耐久性和抗疲勞性能。
短纖維：短纖維在制備過(guò)程中容易形成更多的缺陷，增加了材料內(nèi)部的應(yīng)力集中點(diǎn)，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)復(fù)合材料的耐久性和抗疲勞性能不高。
3. 更均勻的應(yīng)力分布
連續(xù)纖維：連續(xù)纖維在復(fù)合材料中亦或者復(fù)合材料制品中，將會(huì)更好地分散載荷，減少局部應(yīng)力集中，從而延長(zhǎng)材料的疲勞壽命。
短纖維：短纖維在復(fù)合材料中的分布不會(huì)完全均勻，均勻程度不如連續(xù)纖維，這會(huì)導(dǎo)致復(fù)合材料受力時(shí)候，局部應(yīng)力集中，會(huì)縮短材料的疲勞壽命。
實(shí)際案例分析
連續(xù)纖維復(fù)合材料整體性能比短纖維復(fù)合材料的性能優(yōu)勢(shì)更好，需要連續(xù)纖維在復(fù)合材料中均勻分布，這樣才能把性能更好的體現(xiàn)出來(lái)，并且整體的穩(wěn)定性更好，在當(dāng)下連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料的研發(fā)中，重點(diǎn)難點(diǎn)之一就是在于如何能夠使得熱塑性樹(shù)脂在熱塑性碳纖維復(fù)合材料中均勻分布（也是增強(qiáng)體的連續(xù)纖維絲束如何在復(fù)合材料中均勻分布）。
以智上新材料科技有限公司為例，該公司在連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料的抗疲勞性能提升方面取得了顯著成果。熱塑性樹(shù)脂因?yàn)闃?shù)脂的粘度高，在浸漬連續(xù)纖維的時(shí)候，就容易浸漬不徹底，纖維在整個(gè)的復(fù)合材料中，不能均勻分布，從而影響到復(fù)材的界面強(qiáng)度，整體的抗疲勞性也會(huì)降低。
為了能夠讓連續(xù)纖維均勻分布在復(fù)材中，智上新材料研發(fā)團(tuán)隊(duì)，通過(guò)樹(shù)脂改性、生產(chǎn)設(shè)備調(diào)整等多方面來(lái)進(jìn)行突破，尋求到樹(shù)脂徹底熔融的高溫環(huán)境來(lái)使得浸漬更徹底，加快樹(shù)脂跟連續(xù)碳纖維的浸漬速度，有效的避免了纖維分布不均的情況。也通過(guò)碳纖維表面處理，更有利于熱塑性樹(shù)脂跟碳纖維絲束的強(qiáng)浸潤(rùn)效果，實(shí)現(xiàn)連續(xù)碳纖維熱塑性復(fù)合材料內(nèi)部纖維均勻分布，現(xiàn)如今生產(chǎn)的PEEK、PPS等連續(xù)碳纖維單向帶浸漬率媲美一線產(chǎn)品，得到了重點(diǎn)科研以及客戶(hù)的一致認(rèn)可。
連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料在抗疲勞性能方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，這些優(yōu)勢(shì)使其在多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景。隨著材料科學(xué)和制造技術(shù)的不斷發(fā)展，連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料將在更多領(lǐng)域展現(xiàn)其獨(dú)特價(jià)值，為人類(lèi)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展作出更大貢獻(xiàn)。
