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粘結劑含量及梯度結構

來源:杰呈3D打印 發布時間:2025-09-18 10:30:22 瀏覽次數:0
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燃燒實驗部分,粘結劑含量對 CuO/Al 復合材料的燃燒速率具有抑制作用。大量粘結劑的加入,會顯著降低復合材料的燃燒性能。在壓力輸出特性方面,由于粘結劑在復合材料反應過程中,可能會發生熱分解,或參與反應產生一定量的氣體,進而影響復合材料的壓力輸出效果。

基于此,我們選用 n - PTFE/Al 復合材料開展實驗。分別控制粘結劑含量為 5 wt%和 8 wt%,構建成質量為 3.0 g 的復合材料藥柱,并對其進行壓力輸出測試。實驗結果顯示,粘結劑含量為 5 wt%的 n - PTFE/Al 復合材料,其獲得的最大壓力值為 3922.0 KPa;而粘結劑含量為 8 wt%的 n - PTFE/Al 復合材料,最大壓力值達到 4818.8 KPa。粘結劑含量增加 3 wt%,最大輸出壓力提升了約 900 KPa。這表明,粘結劑在熱分解或反應過程中能夠提供大量的壓力輸出,在復合材料自身反應產生的壓力基礎上,進一步提升了整個體系的壓力輸出。

值得注意的是,兩種粘結劑含量的 PTFE/Al 復合材料在壓力測試過程中,獲得的升壓速率均為約 86000 KPa/s,并未因粘結劑含量的不同而產生變化。由此可知,升壓速率不隨粘結劑含量的變化而改變。

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令人遺憾的是,被測試的梯度結構藥柱的壓力曲線,并未出現類似于軸向梯度結構藥柱的臺階式壓力輸出現象。從壓力釋放方式來看,徑向梯度結構不具備調控復合材料能量輸出的功能。

然而,通過對徑向梯度結構藥柱獲得的最大壓力值進行對比發現,最大壓力值的變化與不同形貌的 PTFE/Al 復合材料在梯度結構藥柱內的位置密切相關。通過分析不同形貌的 PTFE/Al 復合材料所在位置和獲得的最大壓力值,我們初步判定,影響梯度結構變化的主要因素是 PTFE 纖維/Al 復合材料的位置。

當 PTFE 纖維/Al 復合材料最先開始點火反應時,整個梯度結構獲得的壓力值主要取決于 PTFE 纖維/Al 復合材料的內部反應,中間夾層以及外殼的復合材料僅起補充作用,獲得的壓力值相對較小;而當 PTFE 纖維/Al 復合材料作為外殼時,能夠獲得更大的壓力值。相反,當 u - PTFE/Al 復合材料處于梯度結構內芯位置時,可獲得較大的壓力值。因此,在擁有三種形貌的 PTFE/Al 復合材料的徑向梯度結構中,PTFE 纖維/Al 復合材料的燃燒反應順序是調控其壓力輸出的關鍵。

無序的 PTFE/Al 復合材料獲得的最大壓力值為 4867.9 KPa,與上述六種梯度結構獲得的最大壓力值的平均值相近。這進一步說明,梯度結構內部三種形貌 PTFE/Al 復合材料的分布位置,具有調控復合材料藥柱最大輸出壓力值的作用。

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最后,將測試的梯度結構藥柱獲得的壓力值進行對比,可以清晰地看到最大壓力值的變化情況。而升壓速率均在 126000 KPa/s 左右浮動,變化并不顯著。這表明 PTFE 纖維/Al 復合材料的位置對升壓速率沒有影響,或者影響極小,可忽略不計。


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