通过CNT/Fe3O4纳米复合气凝胶实现的协同加热效应，能够实现CFRTPs材料的均匀、快速感应焊接，并具有较高的接头强度

《Advanced Composites and Hybrid Materials》：Synergistic heating effect via CNT/Fe3O4 nanocomposite aerogels enabling uniform and rapid induction welding with high bond strength in CFRTPs

　　

摘要

对碳纤维增强热塑性复合材料（CFRTP）进行有效的感应焊接需要焊接界面处均匀的温度分布和快速的加热。然而，同时实现这两点具有挑战性，因为由于磁场分布不均匀以及复合材料内部难以形成电流回路，热量会局部积聚。在本研究中，采用了一种碳纳米管（CNT）/Fe₃O₄/PA6气凝胶（纳米复合材料）来提高感应加热性能，这种材料同时利用了导电性和磁损耗机制。碳纳米管构成了连续的导电路径，从而实现了高效的焦耳加热和更好的热传递。碳纳米管还起到了纳米级机械连接的作用，增强了 CFRTPs 的界面焊接强度。此外，嵌入的 Fe₃O₄ 颗粒能快速响应交变磁场，并通过磁损耗成为局部热源，进一步提高加热效率。结果表明，使用这种纳米复合材料的系统的初始加热速率为 148.7 °C·s^-1，比仅使用 CFRP 时高出 94.6%”，这说明该材料能够实现快速且局部均匀的界面加热。界面剪切强度提高了 30.8%，断裂表面分析显示焊接区域的熔化更为均匀，浸透效果也更好。这些结果表明，所提出的纳米复合材料为实现快速且均匀的加热提供了一种有前景的策略，从而提高了 CFRTP 的感应焊接机械性能。