热塑性CF/PEEK复合材料阻尼特性介绍

　　可能不少人还记得曾经学过的一篇关于“法国昂热市一座桥因为士兵整齐迈步而引发共振最后倒塌”的文章，其中就提到了一个物理名词“共振”。共振是物理系统在特定频率和波长下，比其他频率和波长以更大的振幅做振动的物理现象。延伸到工业生产中，还有一个词叫“机械共振”，它是指机械系统收到外在的频率与系统的固有频率相接近时，系统振幅显着增大的现象。机械共振发生时，可能会对机械内部的零部件产生影响，可能会降低设备精度、加大疲劳损伤，对后续的生产带来负面作用，严重的还会损伤设备自身，甚至引发生产事故。

　　为了应对机械共振带来负面影响，技术人员会选择阻尼性较好的材料置入或嵌入机械设备中，也可以选择阻尼性较好的材料制作设备本身。阻尼是指摇荡系统或振动系统受到阻滞使能量随时间而耗散的物理现象，目的是为了消散振动带来的影响。树脂基体材料本身就是阻尼性较好的一种材料，而碳纤维复合材料中大量使用树脂基体，因此也具备了不错的阻尼特性，但因其出色的强度和模量优势，阻尼特性往往被忽视了。智上新材料来介绍一些当下热门的热塑性CF/PEEK复合材料，它的阻尼特性是否更为出色。

　　热塑性CF/PEEK复合材料阻尼特性介绍

　　1、阻尼比：阻尼比是衡量材料能量耗散能力的一个指标，通常以比率形式表示。热塑性CF/PEEK复合材料的阻尼比通常在0.01到0.1之间，具体数值依赖于纤维含量和取向。

　　2、温度影响：热塑性CF/PEEK的阻尼性能会受到温度的影响，在玻璃转变温度（Tg）附近时，阻尼性能会显着变化，通常会在高温条件下表现出更好的能量吸收能力。

　　3、频率依赖性：热塑性CF/PEEK复合材料的阻尼性能会随施加负载的频率变化，低频时，材料的阻尼效果可能较好，而在高频下，性能可能有所下降。

　　如何提升热塑性CF/PEEK复合材料的阻尼特性？

　　1、优化纤维方向和布局：使用机织织物或混合方法，优化调整纤维的方向和布局，可以改善应力分布，同时增加阻尼性。

　　2、调整纤维含量：在不影响机械性能的前提下调整纤维体积分数，找到合适的占比，可以有效增加阻尼性。

　　3、添加剂和改性剂：将阻尼剂或改性剂（例如橡胶颗粒或粘弹性材料）掺入热塑性基体中，可以增强能量吸收并提高阻尼性能。

　　4、采用分层技术：使用不同材料的多层结构，例如结合具有不同刚度和阻尼特性的材料层可以改善整体能量耗散。

　　5、进行表面处理：应用表面处理或涂层以改善纤维和基体之间的界面结合，更好的粘合可以改善能量传递和阻尼特性。

　　6、选择加工技术：尝试不同的加工方法，例如注塑、压缩成型或3D打印，不同加工方法可以影响纤维的取向和分布，从而影响阻尼性能。

　　7、优化生产温度：针对特定温度范围设计复合材料，了解材料在不同温度下的粘弹性行为，可以使得阻尼性能最大化。

　　8、混合其他复合材料：将碳纤维与其他纤维类型（例如玻璃纤维或天然纤维）结合起来，形成混合复合材料，可以在保持强度的同时引入额外的阻尼特性。

　　9、加入纳米材料：将纳米填料（例如碳纳米管、石墨烯）纳入基体中，可以增强机械性能并提供额外的能量耗散途径，提高阻尼特性。

　　热塑性CF/PEEK复合材料的阻尼特性并不是独有，聚酰胺 (PA)和聚丙烯 (PP)等热塑性树脂都能提供不错的阻尼效果，而且出色的能量吸收效果还有益于提高安全性。热塑性CF/PEEK复合材料的一个重要应用方向就是汽车制造，热塑性碳纤维复合材料的加入提升了吸能效果，直接提高了驾乘人员的安全性。这也是目前新能源汽车行业中，仰望U9、昊铂SSR和小米SU7 Ultra等高端车型引入碳纤维复合材料的重要原因。