武漢理工大學材料學院復合材料系系主任王鈞教授最新力作——《感悟復合材料之魅力》

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表1為經過擴鏈后低粘度不飽和聚酯樹脂與國產某牌號乙烯基酯樹脂澆鑄體性能對比。
從測試結果可以看出，該方法得到的共混樹脂不僅具有低的粘度、同時保持了高的力學性能，沿著這一思路可以通過改變樹脂原料種類和組分，制備出一系列新的樹脂。

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2.2 1000kV空心復合支柱絕緣子設計與制備
1000kV空心復合支柱絕緣子是為我國特高壓輸變電工程研制的大型復合材料制品。該制品在使用中有很高的力學和電學要求，主要技術要求如表2所示。

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從技術要求我們可以看出，該大型絕緣子不僅要求材料和制品具有很好的絕緣特性，還要求制品沿軸向方向具備很高的結構剛度，同時還必須在環向方向能承受一定的扭矩。

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拉擠工藝和纏繞工藝制備復合材料不同纖維方向上的力學性能如表3所示。可以看出，纏繞工藝無法滿足軸向剛度要求，拉擠工藝無法滿足環向強度要求。如果單純使用一種工藝方法，很難達到技術要求。
由于復合材料在結構與工藝上可以通過設計而結合二者的優點，我們將拉擠型材和纏繞工藝結合，發揮不同工藝制備復合材料的性能特點，設計出了內、外層采用纏繞，中間層采用拉擠型材的組合結構和工藝方案。該絕緣子剖面和結構示意如圖5和圖6所示，其中圖5中1、3為纖維纏繞層，2為拉擠型材。

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圖5 絕緣子剖面
圖6 絕緣子結構示意

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在材料選擇上，樹脂基體選用自主研制的高絕緣性能環氧樹脂，用E玻璃纖維布制備的復合材料電性能如表4所示。

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試驗結果表明，采用拉擠型材－纏繞結構復合制備出的該大型制品，性能完全滿足技術要求，實測軸向撓度為0.3％。撓度測試如圖7所示，豎立的絕緣子如圖8所示。

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圖7 絕緣子撓度測試

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圖8 豎立后的絕緣子

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2.3復合材料低溫力矩管設計與制備
復合材料低溫力矩管是低溫超導電機推進裝備中的絕熱、傳力部件。該部件一端使用溫度環境為12K，另一端為298K。由于高－低溫差，樹脂和增強材料熱膨脹系數的不一致會產生很大的溫度應力造成復合材料界面及層間的破壞；另外要將電機的力矩傳遞出去，該制品必須滿足動載疲勞性要求。
為了提高層間剪切、承受動載荷及耐疲勞能力，在材料設計方面采用了如下措施：
增強材料選擇正交三維玻璃纖維預成型體，該制品法蘭處厚度為40mm；
樹脂基體采用自主研制的低粘度、耐低溫環氧樹脂體系，該樹脂在室溫下的粘度80mPa•S。用該樹脂制備的正交三維玻璃纖維復合材料試件，4K溫度下浸泡36h后在室溫下測試其剪切強度保留率≥96％。
工藝方面采用真空浸漬、內氣囊加壓工藝方法。為了更好的配合氣囊加壓工藝，降低外金屬模具制造成本，預成型體法蘭部分采用內補強，補強部位見圖9所示，補強后內氣囊加壓示意如圖10所示，制備工藝流程示意如圖11所示。