在當今社會，面對日益嚴峻的能源危機和環(huán)境壓力，輕質高強度材料的開發(fā)顯得尤為重要，它們是應對多領域挑戰(zhàn)的關鍵。聚合物基復合材料憑借其優(yōu)越的比強度優(yōu)勢，實現(xiàn)了快速發(fā)展，眾多的性能指標上已超越傳統(tǒng)金屬和無機材料。聚醚醚酮(PEEK)，以其低密度、高強度、高耐磨和出色的熱穩(wěn)定性，成為高強度應用領域的佼佼者，自1978年由英國帝國化學工業(yè)公司首次合成以來，PEEK已在航空航天、醫(yī)療等多個尖端領域大放異彩。其獨特的分子結構，包含亞苯基環(huán)和氧橋及羰基鏈節(jié)，賦予了材料剛性與柔性的完美平衡，既保證了優(yōu)異的力學性能，又便于加工成型。

　　然而，PEEK的潛能遠不止于此，尤其當它與連續(xù)碳纖維結合后，性能提升至新的高度。連續(xù)碳纖維增強PEEK復合材料不僅在導熱系數(shù)上實現(xiàn)顯著飛躍，相較于純PEEK材料，增強后的導熱性能幾乎翻番，這得益于碳纖維對材料熱傳導效率的有效改善。

　　在強度表現(xiàn)上，連續(xù)碳纖維的加入更是讓PEEK如虎添翼。通過采用最新技術生產(chǎn)的CFPEEK單向帶，進行0°/90°的鋪層設計，實驗證明，這種復合材料即使在室溫下，拉伸強度和彎曲強度均突破1000 MPa大關，在200℃及300℃高溫環(huán)境下，其性能依然強勁，拉伸強度分別保持在810±10 MPa以上，彎曲強度在521±12 MPa至290±18 MPa之間。尤為值得注意的是，在300℃高溫條件下，該材料比強度高達290 MPa/(g/cm3)，遠超鎂或鋁合金的18-86 MPa/(g/cm3)，凸顯其在極端環(huán)境下的卓越承載能力。

　　耐磨損性也是連續(xù)碳纖維PEEK復合材料的一大亮點。在200℃時，無論是純PEEK還是增強型，磨損機制相似，但當溫度升至更高，純PEEK磨損加劇，而CFPEEK復合材料卻展現(xiàn)出更低的磨損率，僅為(5.47-12.80×10??mm3/Nm)，接近或優(yōu)于某些含潤滑劑材料。這種優(yōu)異耐磨性得益于90°碳纖維的高含量布局、纖維與基體間優(yōu)異的界面結合以及纖維和PEEK顆粒的自潤滑效應，確保了復合材料在高溫環(huán)境下的穩(wěn)定性和可靠性，這也是其備受航空航天領域青睞的重要原因。

　　對比短切碳纖維增強PEEK，連續(xù)碳纖維能夠更有效地提升材料力學性能，避免了短切纖維因隨機分布導致的拉伸強度提升受限。在國內(nèi)，雖然中研股份、吉大等企業(yè)在PEEK生產(chǎn)上有所建樹，但在連續(xù)碳纖維增強PEEK復合材料的規(guī)?；a(chǎn)方面，如智上新材料科技，采用熔融浸漬工藝，不僅實現(xiàn)了材料的連續(xù)生產(chǎn)，更在35%-45%PEEK樹脂含量范圍內(nèi)優(yōu)化了配方，確保了碳絲的均勻分布和良好的界面黏附性，滿足了高端市場需求，與國際品牌如索爾維、威格斯、贏創(chuàng)等的競爭中逐漸縮小差距。

　　連續(xù)碳纖維的加入，不僅拓寬了PEEK的應用邊界，更是在性能上實現(xiàn)了質的飛躍，預示著材料科學在輕量化、高強度時代的又一重大進步。

　　本文部分數(shù)據(jù)引用：doi.org/10.1016/j.compstruct.2022.115837