记者3月8日从哈尔滨工业大学(深圳)获悉，该校理学院教授仲政团队提出一种非线性本构模型，证实碳纤维增强聚合物复合材料(以下简称CFRP复合材料)在电场环境中将不可逆损伤。该研究将为评估此类材料在长期服役中的稳定性和可靠性提供理论基础。相关研究成果发表在《固体力学与物理学杂志》上。
CFRP复合材料以其卓越的强度重量比和出色的机械特性而闻名，广泛应用于汽车制造、航空航天、新能源等领域。
“由于碳纤维具有导电性，因此在电场环境中CFRP复合材料除受到机械载荷作用之外，还受电流影响。”仲政介绍，“相关研究表明，长时间暴露在电场环境中的CFRP复合材料，其力学性能会逐渐发生退化，影响其服役寿命。”
仲政团队基于非平衡热力学，构建出一个完整的连续介质力学的非线性本构模型，用于描述CFRP复合材料在电场环境中不可逆损伤过程。
“CFRP复合材料内部的电化学降解机制主要分为两个类型，一为焦耳热引起的材料电热损伤，二为电子跃迁或介电击穿引起的基体裂纹和分层。”仲政介绍，该模型成功推导出了控制热损伤和介电退化过程的演化方程。
据悉，团队通过将理论模型的预测结果与实验数据进行对比，验证了所建模型的准确性和合理性。同时模型可用于预测不同碳纤维含量的CFRP复合材料在长期直流电作用下的力学性能演化，从而为电场环境下CFRP复合材料的可靠性设计提供理论指导。
(责任编辑：韩梦晨)
