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粘結(jié)劑含量及梯度結(jié)構(gòu)

來源：杰呈3D打印發(fā)布時間：2025-09-18 10:30:22 瀏覽次數(shù)：0次

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燃燒實驗部分，粘結(jié)劑含量對 CuO/Al 復(fù)合材料的燃燒速率具有抑制作用。大量粘結(jié)劑的加入，會顯著降低復(fù)合材料的燃燒性能。在壓力輸出特性方面，由于粘結(jié)劑在復(fù)合材料反應(yīng)過程中，可能會發(fā)生熱分解，或參與反應(yīng)產(chǎn)生一定量的氣體，進而影響復(fù)合材料的壓力輸出效果。

基于此，我們選用 n - PTFE/Al 復(fù)合材料開展實驗。分別控制粘結(jié)劑含量為 5 wt%和 8 wt%，構(gòu)建成質(zhì)量為 3.0 g 的復(fù)合材料藥柱，并對其進行壓力輸出測試。實驗結(jié)果顯示，粘結(jié)劑含量為 5 wt%的 n - PTFE/Al 復(fù)合材料，其獲得的最大壓力值為 3922.0 KPa；而粘結(jié)劑含量為 8 wt%的 n - PTFE/Al 復(fù)合材料，最大壓力值達到 4818.8 KPa。粘結(jié)劑含量增加 3 wt%，最大輸出壓力提升了約 900 KPa。這表明，粘結(jié)劑在熱分解或反應(yīng)過程中能夠提供大量的壓力輸出，在復(fù)合材料自身反應(yīng)產(chǎn)生的壓力基礎(chǔ)上，進一步提升了整個體系的壓力輸出。

值得注意的是，兩種粘結(jié)劑含量的 PTFE/Al 復(fù)合材料在壓力測試過程中，獲得的升壓速率均為約 86000 KPa/s，并未因粘結(jié)劑含量的不同而產(chǎn)生變化。由此可知，升壓速率不隨粘結(jié)劑含量的變化而改變。

令人遺憾的是，被測試的梯度結(jié)構(gòu)藥柱的壓力曲線，并未出現(xiàn)類似于軸向梯度結(jié)構(gòu)藥柱的臺階式壓力輸出現(xiàn)象。從壓力釋放方式來看，徑向梯度結(jié)構(gòu)不具備調(diào)控復(fù)合材料能量輸出的功能。

然而，通過對徑向梯度結(jié)構(gòu)藥柱獲得的最大壓力值進行對比發(fā)現(xiàn)，最大壓力值的變化與不同形貌的 PTFE/Al 復(fù)合材料在梯度結(jié)構(gòu)藥柱內(nèi)的位置密切相關(guān)。通過分析不同形貌的 PTFE/Al 復(fù)合材料所在位置和獲得的最大壓力值，我們初步判定，影響梯度結(jié)構(gòu)變化的主要因素是 PTFE 纖維/Al 復(fù)合材料的位置。

當(dāng) PTFE 纖維/Al 復(fù)合材料最先開始點火反應(yīng)時，整個梯度結(jié)構(gòu)獲得的壓力值主要取決于 PTFE 纖維/Al 復(fù)合材料的內(nèi)部反應(yīng)，中間夾層以及外殼的復(fù)合材料僅起補充作用，獲得的壓力值相對較小；而當(dāng) PTFE 纖維/Al 復(fù)合材料作為外殼時，能夠獲得更大的壓力值。相反，當(dāng) u - PTFE/Al 復(fù)合材料處于梯度結(jié)構(gòu)內(nèi)芯位置時，可獲得較大的壓力值。因此，在擁有三種形貌的 PTFE/Al 復(fù)合材料的徑向梯度結(jié)構(gòu)中，PTFE 纖維/Al 復(fù)合材料的燃燒反應(yīng)順序是調(diào)控其壓力輸出的關(guān)鍵。

無序的 PTFE/Al 復(fù)合材料獲得的最大壓力值為 4867.9 KPa，與上述六種梯度結(jié)構(gòu)獲得的最大壓力值的平均值相近。這進一步說明，梯度結(jié)構(gòu)內(nèi)部三種形貌 PTFE/Al 復(fù)合材料的分布位置，具有調(diào)控復(fù)合材料藥柱最大輸出壓力值的作用。