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碳纖維力學(xué)性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

在碳纖維的力學(xué)性能測(cè)試，目前全球各地基本都已經(jīng)形成了自己的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，如作為全球領(lǐng)先碳纖維制造大國(guó)日本從1986年便發(fā)布了其碳纖維力學(xué)性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)JISR7601-1986《碳纖維試驗(yàn)方法》，標(biāo)準(zhǔn)中涵蓋了碳纖維單絲、束絲的拉伸力學(xué)性能測(cè)試方法，2006年修訂版的標(biāo)準(zhǔn)JIS R7601-2006發(fā)布。

近年來(lái)，隨著我國(guó)碳纖維研究和生產(chǎn)水平的提高，我國(guó)碳纖維性能測(cè)試也逐漸形成了標(biāo)準(zhǔn)體系，如《GB/T 3362-2005碳纖維復(fù)絲拉伸性能試驗(yàn)方法》基本滿足了常規(guī)碳纖維力學(xué)性能的測(cè)試，但在一些方面還需要進(jìn)一步改進(jìn)，為此在2011年國(guó)家又發(fā)布了《GB/T 26749-2011碳纖維浸膠紗拉伸性能的測(cè)定》等，系列國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布標(biāo)志著我國(guó)在碳纖維性能測(cè)試方面形成了較完整的標(biāo)準(zhǔn)體系。

由于在碳纖維拉伸強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，需要纖維線密度、體密度等指標(biāo)（如下所示），因此在上述系列標(biāo)準(zhǔn)中也會(huì)同時(shí)包括線密度、體密度等相關(guān)的測(cè)試。

碳纖維拉伸強(qiáng)度的計(jì)算公式

雖然各國(guó)均有相應(yīng)的碳纖維測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，但是按照標(biāo)準(zhǔn)操作，并不能保證大家都能獲得準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果。我們客戶中就出現(xiàn)過(guò)這樣一個(gè)問(wèn)題：產(chǎn)品做出來(lái)后，自己測(cè)試結(jié)果始終不理想，只能不斷進(jìn)行工藝調(diào)試，但當(dāng)委托我們進(jìn)行樣品測(cè)試時(shí)，性能達(dá)到甚至超過(guò)了產(chǎn)品指標(biāo)，這就說(shuō)明雖然有了可供參考的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，但是測(cè)試技術(shù)水平卻有高低之分。

碳纖維束絲力學(xué)性能測(cè)試

碳纖維束絲力學(xué)性能測(cè)試又叫復(fù)絲力學(xué)性能測(cè)試，顧名思義它是指將一束碳纖維作為整體進(jìn)行拉伸測(cè)試，從而獲得碳纖維的拉伸強(qiáng)度、拉伸模量以及斷裂伸長(zhǎng)率等力學(xué)性能數(shù)據(jù)。

在進(jìn)行碳纖維束絲力學(xué)性能測(cè)試時(shí)，大致流程包括使用浸膠處理、拭去多余膠液、烘箱固化、加強(qiáng)片處理、拉伸測(cè)試。在測(cè)試過(guò)程中，很多工序都是要人工操作，這其實(shí)就為最終測(cè)試結(jié)果帶來(lái)了不確定因素，比如一位操作熟練的測(cè)試人員和剛上手測(cè)試人員采用同樣的工具和流程測(cè)試結(jié)果會(huì)產(chǎn)生明顯不同。

因此，如何有效降低人工操作帶來(lái)的測(cè)試結(jié)果波動(dòng)性對(duì)于碳纖維束絲性能測(cè)試而言至關(guān)重要。下圖為日本東麗自動(dòng)化制樣裝置，能夠有效降低人為因素對(duì)力學(xué)性能測(cè)試的影響。下文重點(diǎn)講述一下中科院寧波材料所碳纖維團(tuán)隊(duì)科研人員是如何高效制樣并保證測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確性的。

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