4.2電熱性能

除了機(jī)械性能外，復(fù)合材料的電熱性能也是一個(gè)研究熱點(diǎn)。夏使用偏振拉曼光譜發(fā)現(xiàn)電場(chǎng)的干預(yù)將促進(jìn)基質(zhì)中GNP在應(yīng)用電場(chǎng)方向上的對(duì)齊，然后調(diào)整GNP/環(huán)氧復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)，以滿足實(shí)際應(yīng)用的具體要求，使ERHC樣品表現(xiàn)出各向異性。因此，ERHC樣品的導(dǎo)電率比OHC樣品高出一個(gè)數(shù)量級(jí)，OHC樣品在導(dǎo)電性上是各向同性的（圖16(a））。通過(guò)比較CNT納米復(fù)合材料的導(dǎo)電性在不同溫度下的烤箱和焦耳加熱中固化，Jang發(fā)現(xiàn)，無(wú)論應(yīng)用電壓和固化方法如何，納米復(fù)合材料的導(dǎo)電性幾乎保持不變（圖16（b)）

圖16 不同固化方法制備的GNP/環(huán)氧復(fù)合材料性能比較

4.3過(guò)程可持續(xù)性

研究發(fā)現(xiàn)，ERHC在可持續(xù)發(fā)展方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。Lee等人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)輸入功率為30W時(shí)，使用A-CNT微加熱器進(jìn)行烤箱外固化可以將約90%的輸入能量傳輸?shù)皆摬考?，這與烤箱固化不同，烤箱固化不需要考慮零件和烤箱尺寸之間的匹配程度。

因此，復(fù)合材料的大規(guī)模生產(chǎn)能力是更大的。在他們的進(jìn)一步研究中，他們發(fā)現(xiàn)該方法的熱傳遞具有即時(shí)響應(yīng)特性，可以直接控制每個(gè)部分的溫度。因此，這種方法有可能少固化過(guò)程中熱史造成的零件變形。

與烤箱固化相比，烤箱外固化的最大功耗僅為12.5瓦(圖17)，并將總功耗減公了兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上，從14兆焦耳降至0.1兆焦耳。此外，劉指出，當(dāng)使用膜加熱元件進(jìn)行電阻加熱和固化時(shí)，焦耳加熱膜的尺寸可以調(diào)整，以適應(yīng)復(fù)合層壓板的表面尺寸。因此，在制造大型零部件時(shí)，節(jié)能預(yù)計(jì)將更高。

圖17 ERHC固化與烤箱固化功耗比較

總之，直接傳熱到復(fù)合材料在不同的固化方法下，OHC樣品和ERHC固化復(fù)合材料之間的電性能作為不同固化階段頻率函數(shù)的比較。樣品內(nèi)部的微尺度傳熱距離是ERHC方法更節(jié)能、更節(jié)能的根本原因。此外，ERHC制備的復(fù)合材料的性能與烤箱固化樣品無(wú)法區(qū)分甚至改進(jìn)，并在大規(guī)模采購(gòu)方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，預(yù)計(jì)這是取代OHC方法的合適選擇。

5總結(jié)和展望

ERHC方法可以減少制造時(shí)間和能耗，同時(shí)保持甚至提高材料產(chǎn)品的質(zhì)量。然而，大規(guī)模組件的生產(chǎn)和材料的普遍性仍然是 ERHC 需要克服的困難。因此，為了克服這些實(shí)際差距，并更高效、更穩(wěn)定地應(yīng)用ERHC 復(fù)合材料，可以從以下幾點(diǎn)進(jìn)行深入探索：

（1）需要進(jìn)一步探索和擴(kuò)展加熱器的制備方法、現(xiàn)有形式和具體結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)固化以及不同結(jié)構(gòu)和各種復(fù)合材料的成型；

（2）合理設(shè)計(jì)加熱器與電極（電源）和電極類(lèi)型之間的連接方法，以充分展示加熱器的性能優(yōu)勢(shì)；

（3）結(jié)合數(shù)值分析和實(shí)驗(yàn)?zāi)M來(lái)預(yù)測(cè)和優(yōu)化ERHC工藝;（4) 應(yīng)對(duì)加熱器的信號(hào)采集和控制系統(tǒng)進(jìn)行集成設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)固化過(guò)程中的精確的溫度控制，并提高工藝安全。

本文綜述了使用ERHC方法固化復(fù)合材料的研究進(jìn)展，并闡述了ERHC的加熱機(jī)理和固化過(guò)程、加熱元件的分類(lèi)和制備方法和性能，以及ERHC 的優(yōu)點(diǎn)。為固化復(fù)合材料工藝發(fā)展拓展思路。

此文由中國(guó)復(fù)合材料工業(yè)協(xié)會(huì)翻譯，文章不用于商業(yè)目的，僅供行業(yè)人士交流，引用請(qǐng)注明出處。