剪切增稠纤维复合材料的研究进展

摘要

现代战争对人体防护的要求正在逐渐提高,传统防护材料已经无法满足防护需求,轻质柔软的防护材料逐渐成为研究热点。剪切增稠是剪切增稠流体(Shear thickening fluid,STF)和剪切增稠凝胶(Shear thickening gel,STG)中常见的物理现象,其粘度随着剪切速率的增加而明显增加。自STF/纤维复合材料应用于防弹防刺领域以来,其剪切增稠特性和制备工艺得到优化,整体防弹性能得到了提升。但是STF和纤维的界面结合能力较低,导致整体稳定性差,严重阻碍了其发展。相比STF/纤维复合材料,STG/纤维复合材料具有稳定性高的优点。在压缩、剪切、拉伸等外力作用下,STG中大量硼氧动态键断裂吸收能量和长链分子之间相互缠结,使其由粘性状态转变为弹性状态,提升防护性能。本文从STF和STG两个方面分别对剪切增稠纤维复合材料的研究进展进行了总结,并探讨了剪切增稠纤维复合材料的耗能机理,最后对剪切增稠纤维复合材料面临的科学和实际应用问题以及今后的发展趋势进行了总结与展望。