纺织结构树脂基复合材料热传导性能研究进展*
2021-07-14王亚兰李煜炜王慧云李媛媛
王亚兰,李煜炜,王慧云,王 萍,李媛媛,张 岩
(苏州大学纺织与服装工程学院,江苏 苏州 215021)
利用传统纺织技术,将高性能纤维束以一定的规律相互结合在一起形成预制件,然后以树脂为基体,通过固化工艺制成的复合材料为纺织结构树脂基复合材料(Textile Structure Resin Matrix Composite,TSRMC)。TSRMC以其优异的结构性能广泛应用于航空航天等领域,在这些领域的使用过程中往往伴随着剧烈的高温环境,因此TSRMC的热传导性能对其使用寿命具有重要意义。按照结构分类,常见的TSRMC有单向纤维增强树脂基复合材料(Unidirectional Fiber Reinforced Resin Matrix Composite,UFRC)如图1(a)、二维纺织结构树脂基复合材料(Two-Dimensional Textile Structure Resin Matrix Composite,2DTRC)如图1(b)、三维纺织结构复合材料(Three-Dimensional Textile Structure Resin Matrix Composite,3DTRC)如图1(c)。

(a)单向纤维增强复合材料
在2DTRC和3DTRC中,纤维经过复杂的交织,形成多种多样的结构,在复合材料内部构成了方向多变的热通道,给纺织复合材料热学性能研究带来了很大的困难。但是预制件结构并不是影响TSRMC的唯一因素,基体的热导率以及基体相与增强体相之间的界面同样也对TSRMC的热传导性
能起着至关重要的作用。因此要想获得高导热效果的TSRMC,可以通过提高基础材料热导率、改善界面热阻以及合理设计预制件结构三个方面来实现。
复合材料的热导率(导热系数)是评价材料整体热传导性能最重要的参数,它包含有其他各种因素对热传导效果产生的影响,因此众多学者们都是基于测量材料的热导率来了解复合材料的热传导性能。热导率对于准确预测复合材料的热传导特性在许多工程领域的可靠设计具有重要意义[1],当使用环境温度发生变化时,较高的热导率能保证材料的正常使用,当材料热导率低,散热不良时,会对材料产生破坏[2-3]。……
