DOI:10.1016/j.compositesa.2020.106015

本工作研究了静电纺尼龙66纳米纤维改性碳/环氧复合材料层压板的断裂和疲劳响应。为此，在I型准静态和疲劳载荷条件下，测定了纳米纤维膜制备的AS4/8552复合层压板的性能。根据测试结果，准静态条件下的断裂韧性提高了约133％。另一方面，绘制的疲劳曲线表明，改性样品的裂纹扩展速率显著降低，阈值能量释放速率提高了约128％。最后，利用扫描电子显微镜（SEM）对其损伤机理进行了研究。

图1.静电纺丝步骤示意图。

图2.A）纳米纤维的SEM图像，B）纤维直径分布。

图3.制备步骤和负载条件：A）预浸料的层压，B）在高压釜中固化，C）用研磨机切割，D）I型载荷示意图。

图4.I型测试设置。

图5.在准静态I型载荷下参照和改性样本的载荷-位移曲线。

图6.裂纹长度和柔度立方根之间的线性关系。

图7.V2和N2样品的抗分层性曲线。

图8.A）在循环过程中降低最大负载。B）增加每个循环的裂纹长度，并通过视觉方法验证柔度法。

图9.降低A）裂纹扩展速率和B）最大能量释放速率与循环次数的关系。

图10.所有参照样品和纳米改性样品的疲劳裂纹扩展速率与ΔG的关系。

图11.测定参照样品和改性样品的阈值能量释放速率（GIth）。

图12.在每个循环中计算势能的方法。

图13.A）G*与抗疲劳性之间的关系，B）参照和改性样品的da/dN-dU/dN图。

图14.在准静态测试下参照样品的断裂表面，A）靠近初始裂纹尖端的树脂富集区域，B）远离初始裂纹尖端出现了纤维桥接现象，C）在参照层压板的基体开裂过程中产生刮痕。

图15.准静态测试下纳米纤维改性样品的断裂表面。

图16.在疲劳载荷下的断裂表面的SEM显微照片，（A）和（B）为参照样品，（C）和（D）为纳米改性样品。

图17.距初始裂纹尖端不同距离的参照试样的断裂面。