摘要
环氧树脂在航空航天和汽车制造领域被广泛用作结构粘合剂以及碳纤维增强聚合物（CFRPs）的基体，但其固化过程通常耗时较长且对加工条件非常敏感。本研究探讨了超声波能量对环氧树脂固化过程的影响，并展示了如何利用阻抗谱技术在相关频率范围内实现连续、无损的固化进程监测。虽然传统的温度测量结合固化动力学模型已经能够准确估计固化程度，但介电测量方法通过电容和电阻的变化直接、连续且无损地反映了材料状态的变化。这些介电参数与经过差示扫描量热法（DSC）验证的固化动力学模型相关联，从而能够在低超声功率水平下准确绘制出固化程度的时间依赖性变化图谱，此时有效反应速率增加，而不会改变固化动力学模型的结构。在超声浴中的实验表明，机械振动能量主要通过树脂内部的局部加热来加速固化过程，而非由超声设备引起的样品整体导热作用，这与以往研究中的主要结论不同。研究结果凸显了超声辅助固化结合原位阻抗监测技术在缩短固化时间、减少缺陷形成以及提高CFRP制造过程控制方面的潜力。
亮点
- 超声波通过热效应加速环氧树脂固化。
- 利用阻抗谱技术实时跟踪固化过程。
- 通过动力学模型将介电响应与固化程度相关联。
- 实现环氧树脂加工过程中的无损监测。
数据可用性声明
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