碳纖維復(fù)合材料發(fā)展至今，已經(jīng)有上百年的時(shí)間，當(dāng)下主流的是熱固性碳纖維，而性能更完善、且易于回收再利用的熱塑性碳纖維因?yàn)橹苽涔に嚨膯栴}，還需要更多的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)積累。熱塑性碳纖維具有更好的韌性和損傷耐受性，未來可應(yīng)用在航空航天等領(lǐng)域，作為核心減重部件使用。如此重要的戰(zhàn)略復(fù)合材料，當(dāng)然還需要對(duì)其安全性進(jìn)行更加高效的評(píng)估和監(jiān)測?？煽康脑u(píng)估和監(jiān)測手段可快速定位內(nèi)部損傷的位置，并研究其損傷機(jī)制和類型，為后續(xù)的研究和應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持，助力熱塑性碳纖維復(fù)合材料的良性發(fā)展。
　　
 
　　可觀測復(fù)合材料內(nèi)部應(yīng)變和損傷過程中的方法
　　
　　損傷檢測通常采用超聲波法和渦流法等無損檢測方法，但這些方法是在損傷發(fā)生后進(jìn)行的，而不是在損傷造成的過程中進(jìn)行的。在造成損傷后的觀察只可以進(jìn)行后續(xù)狀況監(jiān)測，而在造成損傷階段的觀察可以幫助研究人員更好的了解損傷發(fā)生的原因、機(jī)制和類型。另外，造成損傷后的觀察只可以檢測到不可逆的影響，而在造成損傷階段的觀察可以檢測到可逆和不可逆的影響，聲發(fā)射檢測技術(shù)就屬于這種。
　　
　　智上新材料帶你了解一種方式，它可以檢測損傷發(fā)生的整個(gè)過程，更好的了解損傷發(fā)生的原因、機(jī)制和類型，同時(shí)還能觀測損傷是否可逆，這種方式就是電阻率測量。電阻率測量是在多個(gè)部位放置傳感器，觀測材料在重復(fù)拉伸和壓縮狀態(tài)下的應(yīng)變和損傷過程，在利用物理公式計(jì)算出電阻率。
　　
 
　　通過電阻率可測出熱塑性CF/PA6內(nèi)部的機(jī)械損傷和應(yīng)變
　　
　　1、測試過程簡述：
　　
　　選用熱塑性CF/PA6復(fù)合材料，將其裁切成不同大小，用50*35*21（mm）試樣進(jìn)行壓縮測試，用180*13*1（mm）進(jìn)行拉伸測試。纖維縱向的應(yīng)變是通過電阻應(yīng)變計(jì)來測量的，而穿層方向上的應(yīng)變則是通過使用縱向應(yīng)變和泊松比計(jì)算得出。對(duì)CF/PA6試樣進(jìn)行壓縮或拉伸實(shí)驗(yàn)時(shí)，使用四探針法測量試樣縱向和穿層的電阻R。
　　
　　利用物理公式：R=ρ*l/A,進(jìn)行換算，得過最終的電阻率ρ數(shù)據(jù)，其中l(wèi)是電阻測量方向上電壓探頭之間的距離，A是垂直于電阻測量方向的橫截面積，l與縱向應(yīng)變有關(guān)，A與穿層應(yīng)變有關(guān)。
　　
 
　　2、測試結(jié)論總結(jié)：
　　
　　體積電阻率被認(rèn)為是熱塑性碳纖維復(fù)合材料在纖維方向重復(fù)加載過程中，標(biāo)識(shí)應(yīng)變和損傷的重要指標(biāo)。在重復(fù)拉伸或壓縮時(shí)，穿層電阻率會(huì)隨著復(fù)合材料損傷（纖維基體脫粘等）而發(fā)生不可逆的逐漸降低；同時(shí)也會(huì)隨著基體損傷發(fā)生可逆的突然提升，并在應(yīng)力循環(huán)的峰值應(yīng)力附近發(fā)生；另外在每個(gè)應(yīng)力循環(huán)周期內(nèi)隨著拉伸而發(fā)生可逆的提升，隨著壓縮發(fā)生可逆的降低。
　　
　　同時(shí)在重復(fù)拉伸或壓縮時(shí)，縱向電阻率會(huì)隨著復(fù)合材料損傷發(fā)生不可逆的逐漸提升，并且在應(yīng)力循環(huán)周期內(nèi)隨著拉伸發(fā)生可逆的降低，隨著壓縮發(fā)生可逆的提升。研究認(rèn)發(fā)現(xiàn)，穿層電阻率比縱向電阻率更能指示出熱塑性碳纖維復(fù)合材料內(nèi)部的機(jī)械損傷和應(yīng)變。