三維紡織結構多功能復合材料研究新進展

2022-06-28 15:39:14

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輕質、高強度和具有耐高溫及阻燃性能的復合材料在航空航天、軍事和交通運輸等領域具有極高應用需求。例如，當衛星的重量減少1kg時，火箭和推進劑可減少500kg，對于減少能源消耗、節約成本具有重要意義。然而，輕質材料內部往往具有較高的空隙含量，與優良的機械性能之間存在本質沖突，常規手段難以實現。受自然界中甲蟲鞘翅質輕且堅固的集成結構特征取法，東華大學紡織學院許福軍教授課題組基于三維紡織一體成型技術制備了高孔隙含量的芳綸三維立體中空結構復合材料。

由于特殊的芯層空間結構（空氣含量約為86.2%），該三維織物復合材料兼具輕質（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，燃燒測試發現該復合材料試樣阻燃性優異，且經300s火焰燒蝕后，力學性能仍保持在92%以上。

在此研究基礎上，還可設計并制備超輕質三維高增益微帶天線（3DWS-MA-T）。與傳統貼片式微帶天線相比，該3DWS-MA-T具有輕質、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），且實現了高超的電磁性能（增益值d＞5B）。并且在極端環境（-196～200℃）下具優異的結構穩定性和電磁學穩定性。（東華紡織/轉載）

紡織品、江門中恒