摘要
在单一复合材料结构中定制材料性能的能力，对于需要兼顾刚度、韧性和热稳定性的轻量化应用变得越来越重要。本研究将多路共挤出与增材制造—压缩成型（AMCM）相结合，制备了皮芯结构的热塑性复合材料。该混合结构由玻璃纤维增强聚碳酸酯（PC/GF）皮层包裹碳纤维增强丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（CF/ABS）芯层组成，结合了PC/GF的耐热性和抗冲击性以及CF/ABS的高刚度。形貌分析证实了皮芯结构的保留以及碳纤维沿打印方向的优势取向。流变学表征表明，两种材料均表现出剪切变稀行为，且随着角频率的增加，它们的粘度对比降低。CF/ABS表现出最高的拉伸强度（84.27 MPa）和模量（14.92 GPa），而混合结构实现了64.16 MPa的拉伸强度和5.19 GPa的弯曲模量，后者相比PC/GF提高了约56%。在所测试的平面方向、打印方向冲击配置下，混合结构的抗冲击性能分别比CF/ABS和PC/GF高出约130%和15%，表明皮芯结构对冲击响应的影响。混合结构的热变形温度也比CF/ABS高出约9°C，同时保留了与两种组成相相关的明显热力学转变。这些结果表明，集成多路共挤出和压缩成型工艺在制造具有定制力学和热力学性能的建筑型热塑性复合材料方面具有潜力，可满足轻量化结构应用的需求。
亮点
- 通过集成多路共挤出—压缩成型工艺制备的混合PC/GF–CF/ABS复合材料。
- 皮芯结构实现了刚度和韧性的平衡。
- 混合复合材料的抗冲击性能比CF/ABS高出约130%。
- 弯曲模量相比PC/GF提高了约56%。
- 混合结构提高了热变形温度，同时保留了双相行为。
利益冲突声明
作者声明不存在利益冲突。
数据可用性声明
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