盘点复合材料夹心结构中的常见芯材类型及特点

       芯材在整个复合材料工业中被广泛使用，用来制造坚硬而轻巧的复合材料产品。通过使用适当的芯材也可以提高导热性、隔音性和耐火性

。芯材的使用也称为夹心结构（三明治结构）
。“三明治”由面板

、芯材和背板组成
。使用芯可以使重量增加最小并获得更厚的层压板。

       粘合夹层结构在复合材料领域应用已经半个多世纪

，一直是复合材料行业的基本组成部分
。使用相对较薄、结实的面板粘结到较厚、轻质的芯材上的想法，使该行业能够构建结实

、坚固





、轻便且高度耐用的结构

。这项技术已在船

、卡车

、汽车
、风力涡轮机叶片和建筑结构中得到证明






。如果正确选择芯层和表层，重量增加3％可使抗弯强度和刚度分别提高3.5倍和7倍。

       面板几乎可以是任何材料。在复合材料工业中
，最常见的面板是玻璃纤维和碳纤维板。目前有多种类型的芯材可供选择，其性能和成本范围广泛：

轻木

       轻木具有高的纵横比和定向排列的晶胞
，以使晶粒朝向最大应力的方向

。轻木在娱乐船船体

、军用飞机、海军舰船
、车辆、风力涡轮机叶片和耐腐蚀的工业坦克等产品上具有较好的记录
。

       端粒轻木的闭孔结构由细长的棱柱形孔组成，其长度（晶粒方向）约为直径的16倍。该材料的密度通常在每立方英尺6到16磅之间


，因此具有出色的刚度和粘结强度
。端粒轻木有平板形式，可用于平板结构
，也可采用薄纱支持的块状布置，以适应复杂的曲线





。

交联PVC泡沫

       聚氯乙烯（PVC）泡沫芯是通过将聚乙烯基共聚物与稳定剂
、增塑剂、交联化合物和发泡剂结合在一起制成的。将混合物在压力下加热以引发交联反应

，然后浸入热水罐中以膨胀至所需密度




。PVC泡沫可以很好地结合强度和重量，密度范围为4到30 lb /ft?
。

热塑性泡沫

       泡沫热塑性聚苯乙烯非常轻
，仅重约2磅/平方英尺



。这种材料的机械性能非常低





，聚苯乙烯会受到聚酯树脂的侵蚀和溶解。这些泡沫将不符合复杂的曲线
。使用通常仅限于浮力而不是结构应用

。

聚氨酯泡沫

       聚氨酯可以片材形式使用





，也可以在用作隔热材料或浮力材料时发泡到位














。聚氨酯泡沫可以以各种密度吹塑
，从2 lb /ft?到20 lb /ft?以上。由于其较低的剪切值







，这种泡沫通常不用于结构应用


。

线性PVC泡沫

       线性PVC泡沫芯主要用于船舶工业。其独特的机械性能是非交联分子结构的结果，该结构允许在失效前发生明显的挠曲
。与交联（非线性）PVC相比
，该PVC的静电性能较差



，冲击吸收性能更好


。

PMI泡沫

       聚甲基丙烯酰亚胺（PMI）泡沫通常用于高级复合材料预浸料的复合结构中




，这种结构需要能够承受超过350o F的固化温度。

蜂窝

       各种类型的人造蜂窝芯广泛用于航空航天和运输行业。蜂窝材料包括纸
，铝，酚醛树脂浸渍的玻璃纤维
，聚丙烯和芳纶纤维经酚醛处理的纸






。密度范围为1到6 lbs /fᶟ
。物理性质在很大程度上取决于特定的材料和密度。蜂窝芯可以制造极轻的面板。

纤维增强芯

       纤维增强复合芯技术将玻璃纤维和闭孔泡沫结合在一种工程结构中






，以创建具有非常高机械性能的非常有效的夹芯解决方案。它非常适合用作需要高刚度的静态应用的材料
，也可以替代木材和胶合板。

核心织物（层压散料）

       使用各种材料生产称为核心织物或层压散料的产品

。这些产品的目的是创建一个屏障，以防止打印出来或快速增加层压板的厚度。在大多数情况下



，芯布是使用聚酯长丝的非织造材料，该聚酯长丝被粘合成垫状吸墨纸构型

。这些产品被树脂浸湿
，并类似于玻璃纤维增强材料进行层压
。