夹芯材料有哪些（复合材料三明治加芯材料种类）

复合结构通常设计为承受x和y方向的力，并相应地布置纤维增强材料。然而，当在z方向（即垂直于表面）施加力时，纤维几乎没有抵抗它的能力。

为了解决这个问题，通常使用夹层结构，它由两个传统复合层压板的面板、一个芯材和将结构固定在一起的粘合剂材料组成。芯材的主要功能是通过有效地“增厚”层压板来增加刚度和抗弯强度并减少层压板的翘曲。这可以以非常小的额外重量提供刚度的显着增加。使用适当的芯材也可以提高导热性、隔音性和耐火性。

45多年来，粘合夹层结构一直是复合材料行业的基本组成部分。使用相对较薄、坚固的面板与较厚、轻质的核心材料粘合的概念使该行业能够构建坚固、坚硬、轻便和高度耐用的结构，否则这些结构将不实用。该技术已在船舶、卡车、汽车、风力涡轮机叶片和建筑面板中得到证明。如果选择合适的芯材和蒙皮，重量增加3%可将抗弯强度和刚度分别提高3.5倍和7倍。

有多种类型的芯材可供选择，具有广泛的特性和成本：

3D玻璃

3D玻璃或3D玻璃纤维织物是一种3D形式的编织粗纱，用于简单快速地生产三明治结构。优异的机械性能和易用性，使其成为行业中复合结构的理想材料。

PVC泡沫在70年代开始用作芯材。随着船舶应用中的夹层结构开始优化，人们意识到需要一种低密度、一致、防潮的芯材。多年来，配方不断完善，PVC泡沫的特性很好地满足了海洋工业的需求。与其他类似密度的泡沫相比，PVC泡沫具有闭孔、防潮和良好的物理性能。

PET泡沫

PET泡沫具有出色的热稳定性和低吸收性。它还具有良好的阻燃、烟雾和毒性特性，使其适用于许多运输、军事和海洋应用。

聚氨酯泡沫

聚氨酯可以以片材形式提供，也可以在用作绝缘材料或浮力材料时发泡。聚氨酯泡沫可以吹制成各种密度，从2 lb/ft2到超过20 lb/ft2。由于其相对较低的剪切值，这种泡沫通常不用于结构应用。

PVC泡沫

PVC泡沫有多种密度可供选择，从3pcf到25 pcf（45kg/m3到400kg/m3）。PVC泡沫可制成刚性或延展性版本。硬质PVC泡沫，有时称为交联，具有比韧性泡沫更高的耐热性和耐溶剂性。此外，物理性能一般高出20-40%。硬质PVC泡沫的断裂剪切应变随密度在12-30%之间变化。韧性PVC泡沫，有时称为线性，具有较高的剪切断裂伸长率，通常超过40%。然而，对于给定的密度，延性泡沫具有较低的物理性能、耐热性和耐溶剂性。PVC泡沫是闭孔的，吸湿性非常低。它具有自熄性，不会腐烂。其他固有特性是出色的疲劳寿命和与普通粘合剂和树脂的良好粘合强度。

蜂窝

各种类型的制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、酚醛树脂浸渍玻璃纤维、聚丙烯和芳纶纤维酚醛处理纸。密度范围为1至6 lbs/ft2。物理性质随具体材料和密度的不同而有很大差异。使用蜂窝芯可以制造极轻的面板。

Nomex®

Nomex®蜂窝由Nomex®纸制成——一种基于Kevlar而非纤维素纤维的纸。它与蒙皮中的酚醛树脂一起广泛用于飞机的轻质内饰板。也可以制造用于阻燃应用（例如公共交通内部）的特殊等级，其蜂窝单元填充有酚醛泡沫，以增加粘合面积和绝缘。Nomex®蜂窝由于其高机械性能、低密度和良好的长期稳定性而越来越多地用于高性能非航空航天部件。然而，它比其他核心材料贵得多。

铝蜂窝

铝蜂窝是应用最广泛的高性能蜂窝材料之一；因其出色的强度重量比（所有芯材中最好的）和粘合特性而被选中。铝蜂窝广泛用于赛车运动、海洋和航空航天工业，并且现在在建筑行业中越来越多，在这些行业中，减轻重量同时保持或提高复合材料的强度至关重要。

酚醛蜂窝

酚醛蜂窝是一种高性能非金属芯，有多种密度可供选择，适用于大多数复合夹层应用。它可以很容易地热成型以帮助生产复杂的组件，并提供出色的热稳定性和低吸湿性。