J-Integral Experimental Reduction Reveals Fracture Toughness Improvements in Thin-Ply Carbon Fiber Laminates with Aligned Carbon Nanotube Interlaminar Reinforcement

材料科学 复合材料 碳纳米管 断裂韧性 环氧树脂 韧性 偏转(物理) 超细纤维 复合数 复合材料层合板 断裂力学 物理 光学
作者
Carolina Furtado,Reed Kopp,Xinchen Ni,C. Sarrado,Estelle Kalfon‐Cohen,Brian L. Wardle,Pedro P. Camanho
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
标识
DOI:10.1021/acsami.3c17333
摘要

The Mode I, Mode II, and mixed-mode interlaminar failure behavior of a thin-ply (54 gsm) carbon fiber-epoxy laminated composite reinforced by 20 μm tall z-direction-aligned carbon nanotubes (CNTs), comprising ∼50 billion CNT fibers per cm2, is analyzed following J-integral-based data reduction methods. The inclusion of aligned CNTs in the ply interfaces provides enhanced crack resistance, resulting in sustained crack deflection from the reinforced interlaminar region to the intralaminar region of the adjacent plies, i.e., the CNTs drive the crack from the interlaminar region into the plies. The CNTs do not appreciably increase the interlaminar thickness or laminate weight and preserve the intralaminar microfiber morphology. Improvements of 34 and 62% on the Mode I and Mode II initiation fracture toughness, respectively, are observed. This type of interlaminar nanoreinforcement effectively drives crack propagation from the interface to within the ply where the crack propagates parallel to the interlaminar region, providing new insight into previously reported strength and fatigue performance increases. These findings extend to industries where lightweight and durable materials are critical for improving the structural efficiency.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
dongdong发布了新的文献求助10
刚刚
刚刚
orixero应助朴实小甜瓜采纳,获得10
刚刚
1秒前
1秒前
莫名完成签到,获得积分10
1秒前
柒咩咩完成签到 ,获得积分10
1秒前
艾丽发布了新的文献求助10
1秒前
Ava应助骆驼德96933采纳,获得10
1秒前
1秒前
2秒前
可爱的函函应助森一采纳,获得10
3秒前
王W发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
研友_VZG7GZ应助connieGZ采纳,获得10
4秒前
4秒前
852应助qiang采纳,获得10
5秒前
zxx完成签到 ,获得积分0
5秒前
5秒前
在水一方应助维成采纳,获得10
5秒前
Orange应助流夏采纳,获得10
5秒前
gooooood发布了新的文献求助10
5秒前
lh完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
LG发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
无情书萱发布了新的文献求助10
6秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
ccc完成签到,获得积分10
7秒前
善学以致用应助ellen采纳,获得10
7秒前
JamesPei应助123采纳,获得10
8秒前
niobium完成签到,获得积分10
8秒前
Niki发布了新的文献求助10
8秒前
12332145678发布了新的文献求助10
8秒前
zwxzghgz完成签到,获得积分10
8秒前
9秒前
HOAN应助周边采纳,获得50
9秒前
9秒前
han完成签到,获得积分10
9秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Clinical Microbiology Procedures Handbook, Multi-Volume, 5th Edition 2000
The Cambridge History of China: Volume 4, Sui and T'ang China, 589–906 AD, Part Two 1000
The Composition and Relative Chronology of Dynasties 16 and 17 in Egypt 1000
Real World Research, 5th Edition 800
Qualitative Data Analysis with NVivo By Jenine Beekhuyzen, Pat Bazeley · 2024 800
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5720067
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5258729
关于积分的说明 15290203
捐赠科研通 4869657
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2614906
邀请新用户注册赠送积分活动 1564885
关于科研通互助平台的介绍 1522079