近年來(lái),碳纖維及其復(fù)合材料由于輕質(zhì)高強(qiáng)、可導(dǎo)電、耐高溫、抗疲勞、易加工等一系列優(yōu)點(diǎn)在多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。作為一種新型的電工材料,碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料(CFRP,Carbon Fiber Reinforced Polymer)在風(fēng)力發(fā)電、電動(dòng)汽車(chē)、輸電線(xiàn)纜、雷達(dá)等方面的需求迅速增長(zhǎng),未來(lái)仍具有很強(qiáng)的上升潛力。將三維打印技術(shù)應(yīng)用于碳纖維復(fù)合材料可實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的快速制造,并在復(fù)雜結(jié)構(gòu)成型和降低制造成本方面表現(xiàn)出很大的優(yōu)勢(shì)。本課題基于熔融沉積成型法(FDM,Fused Deposition Modeling)對(duì)碳纖維復(fù)合材料的三維打印技術(shù)展開(kāi)了探索研究,為了保證復(fù)合材料中纖維/樹(shù)脂的結(jié)合性和成型件的力電性能,對(duì)連續(xù)CFRP構(gòu)件混合打印工藝進(jìn)行了仿真、設(shè)計(jì)和測(cè)試,并研發(fā)了三維打印成型的機(jī)電系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了復(fù)合材料構(gòu)件的快速打印和性能提升。本文取得的主要成果和創(chuàng)新點(diǎn)如下:(1)研究了碳纖維復(fù)合材料的3D打印成型機(jī)理和力電特性。通過(guò)對(duì)纖維/樹(shù)脂擠出過(guò)程中的界面應(yīng)力和黏附功分析,揭示了碳纖維復(fù)合材料的3D打印成型機(jī)理。從微觀(guān)的角度研究了碳纖維復(fù)合材料的力學(xué)和電學(xué)特性,建立了打印參數(shù)與拉...

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１全球碳纖維需求量變化趨勢(shì)??

碳纖維的出現(xiàn)是材料史上的一次革命，是目前世界首選的高性能材料，正逐??步征服和取代傳統(tǒng)材料，現(xiàn)己廣泛應(yīng)用于航天、航空和軍事領(lǐng)域。世界各國(guó)均把??發(fā)展高性能碳纖維產(chǎn)業(yè)放在極其重要的位置。如圖１．１是從２００８到２０２０年全球??碳纖維的需求量增變化趨勢(shì)，從圖中可以看出目前全球?qū)τ谔?...

圖１．３寶馬ｉ３碳纖維復(fù)合材料車(chē)身??

ａ－Ｋ＾．?９Ｍ－?１２％??１＿體〇休閑．ｕ＿２．?Ｉ６％??圖１．２碳纖維在各個(gè)領(lǐng)域的需求量??碳纖維可與樹(shù)脂、金屬、陶瓷等基體復(fù)合、做成結(jié)構(gòu)材料。與其他材料相比，??碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料（ＣＦＲＰ，Ｃａｒｂｏｎ?Ｆｉｂｅｒ?Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ?Ｐｏｌｙｍｅｒ）突出的特....

圖１．２碳纖維在各個(gè)領(lǐng)域的需求量??

然而，由堅(jiān)硬的碳纖維復(fù)合材料制造的乘客區(qū)卻安然無(wú)恙。??霉??圖１．３寶馬ｉ３碳纖維復(fù)合材料車(chē)身??碳纖維復(fù)合芯導(dǎo)線(xiàn)（Ａｌｕｍｉｎｕｍ?Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ?Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ?Ｃｏｒｅ）是一種新型架空輸??２??

圖１．５?３Ｄ打印航空級(jí)碳纖維復(fù)合材料??

美國(guó)哈佛大學(xué)研制了基于擠出三維打印技術(shù)的碳化硅晶須和短切碳纖維增??強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂“墨水”制備出了復(fù)合材料Ｐ１，再通過(guò)加熱固化將打印出的制件進(jìn)行??處理加工完成最終構(gòu)件的制備，如圖１．６所示。在此基礎(chǔ)上，該團(tuán)隊(duì)還研究了最??終成型件的纖維排布方向與噴嘴直徑和纖維長(zhǎng)徑比的關(guān)系，通過(guò)對(duì)噴....

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