30、天然纤维增强复合材料的特性与应用

天然纤维增强复合材料的特性与应用

纤维长度和纤维含量的影响

在纤维增强复合材料领域，纤维长度和纤维含量对材料性能有着显著影响。

对于香蕉纤维增强复合材料（BFRC），有研究使用硬化剂（HY591）和环氧树脂（LY556）来制造BFRC，并依据ASTM D638标准进行了25mm标距长度的拉伸试验。结果表明，采用15mm纤维长度制造的复合材料具有更优越的机械性能。

还有关于椰壳纤维增强复合材料的研究，纤维长度以10mm为步长从30mm变化到50mm（即30mm、40mm和50mm），研究发现50mm的纤维长度能使复合材料获得最佳的机械特性。

另外一项针对BFRC的研究，使用硬化剂（HY951）和环氧树脂（LY556）制造材料。该研究将纤维的重量百分比设定为8 - 20%（步长为4%），纤维长度设定为5 - 20mm（步长为5mm）。从相关图表可知，BFRC的最佳重量比和纤维长度分别为16%和15mm。若超出这个范围，由于纤维与基体的粘附性降低以及纤维过多导致基体相对减少，会使材料性能下降。

在断裂韧性实验中，对BFRC和玻璃纤维增强复合材料（GFRC）分别测试纤维体积百分比为13%、17%和20%时的情况。结果显示，香蕉纤维和玻璃纤维的增强作用提高了材料的断裂韧性。随着纤维体积分数的增加，裂纹扩展载荷增大，从而使GFRC和BFRC的断裂韧性都有所提高，且GFRC的断裂韧性优于BFRC。

此外，香蕉纤维与环氧树脂的结合能提高复合材料的物理和机械特性，添加纳米二氧化硅在减少磨损方面也起着关键作用。

对于玻璃 - 香蕉 - 菠萝叶混合复合材料，研究了不同纤维含量（30%、40%和50%）对其机械特性的影响。通