基于功能纖維的超復合材料設計理念
摘要：超材料由于在微波器件、完美鏡片和電磁隱身等多方面的應用潛力,引起了很多關注。典型的傳統(tǒng)超材料可以金屬線和開口環(huán)以周期性結構構建而成。然而,這種設計的尺寸太小,并且不適用于基于超材料的大規(guī)模應用。在這篇綜述中,我們將展示一種特殊類型的超材料,我們稱為超復合材料:即具有超材料特性的纖維增強的復合材料。其中重點講述了磁性微絲陣列使役的超復合材料及其在復合材料構件的結構健康監(jiān)測、雷達天線罩中的頻率選擇性響應等一系列工程場景中的典型應用示例。在這種超復合材料中,負磁導率是由鐵磁共振引起的,負介電常數(shù)是由等離子體響應實現(xiàn)的,等離子體響應由添加相的尺寸和拓撲結構等幾何參數(shù)決定。該種材料在簡化設計、實現(xiàn)面內各向同性性能以及應力、磁場和電流驅動的性能可調性方面具有優(yōu)勢。此外,可以通過調控纖維填料在組成、長度、直徑的本征特征、進行后處理、或者與其他材料進行混雜等方式進行優(yōu)化設計,以實現(xiàn)最佳的調諧能力,從而實現(xiàn)預期的應用。除了聚焦超復合材料設計理念之外,還詳盡闡述了自動化制造過程和制備出來的材料的結構性能,以期獲得真正實用的多功能復合材料。
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