Журнал электротехники и электронных технологий

Композитные метаматериалы, армированные непрерывным и коротким углеродным волокном, изготовленные методом 3D-печати, с настраиваемым отрицательным коэффициентом Пуассона

Юань Чэнь

В настоящее время метаматериалы привлекают все большее внимание широким спектром приложений, т. е. интеллектуальные материалы, градиентные материалы, сплавы с памятью формы, биоматериалы и т. д. В этом исследовании был разработан интегрированный метод вычислительного проектирования с 3D-печатью для придания непрерывным и коротким армированным углеродным волокном композитным метаматериалам отрицательных коэффициентов Пуассона. Во-первых, композиты из непрерывного углеродного волокна (CCF) были спроектированы с использованием многопрофильной методики, интегрирующей оптимизацию топологии на основе гомогенизации и методологию размещения волокон для определения настройки 3D-печати с изготовлением сплавленных нитей. Во-вторых, были изготовлены и испытаны образцы из чистого полиамида (PA), PA, армированного коротким углеродным волокном (SCF/PA) и PA, армированного CCF (CCF/PA), для сравнительной оценки. Наконец, были исследованы эффекты армирования углеродным волокном, показав, что небольшое добавление CCF (об. % = 0,23) может улучшить отрицательный коэффициент Пуассона с −0,24 метаматериалов PA до −0,34. Однако, большая доля объема CCF уменьшит отрицательный коэффициент Пуассона.