環氧樹脂基石墨纖維復合材料的研制

  機械光束隔離器的概念研究和設計中,在發展慣性輪能量存儲組件(即EMB)時,好幾個領域積累的經驗對實現機械光束隔離器都作出了貢獻。其中一例就是使用與能量存儲組件相同的超強復合材料制造慣性輪轉子。
  由于材料受到離心力的作用可能發生斷裂,從而使速度受限,因此高抗拉強度是達到高轉速的必要條件。環氧樹脂基石墨纖維復合材料是強度高的商品化材料。復合材料中,纖維絲平行放置的單向纖維的強度尤其高,沿著纖維的方向能夠獲得大的抗拉強度。細長的高斯形轉子利用這個特性會有很大益處。
  將強度為7.0GPa的高質量纖維(65%)與環氧樹脂(35%)進行特殊配制,生成的復合材料抗拉強度可達4.5GPa,是合金鋼的3倍,而密度又遠遠低于合金鋼通常情況下纖維復合材料密度為1550kg/m3,而合金鋼密度為7800kg/m3,這對于提高極限速度更為重要。
  轉子可達的線速度與s/d成正比,這里s為拉力(由離心力場產生),d為密度。經比較發現,纖維復合材料的極限速度超過合金鋼的4倍。轉子做成特殊的高斯形狀將大大提高圓周速度,非一般圓柱形轉子所能比。
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