HUN-REN-BME Kutatócsoport





Hibrid kompozitok: Szinergikus hatások elérése a mikrostruktúra tervezése és fejlett szimulációs eszközök segítségével

Pályázati azonosító:
765881-HyFiSyn-H2020-MSCA-ITN-2017
Támogató:
Európai Bizottság
Futamidő:
2018. október 1. - 2021. szeptember 30.
Témavezető (BME):
Dr. Czél Gergely

Konzorciumi partnerek (BME):
Katholieke Universiteit Leuven Belgium
ECOLE POLYTECHNIQUE FEDERALE DE LAUSANNE Switzerland
NORTH THIN PLY TECHNOLOGY SARL Switzerland
University of Vienna, Austria
THE UNIVERSITY OF NOTTINGHAM United Kingdom
DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET Denmark
IMPERIAL COLLEGE OF SCIENCE TECHNOLOGY AND MEDICINE United Kingdom

Pályázat eredményei

1. munkaszakasz
2018. október 1. - 2021. szeptember 30.
A beszámolási időszakra tervezett fő feladat a szívós viselkedésű hibrid kompozit anyagok körének bővítése normál vastagságú (nem vékony rétegű) szénszálas előgyártmányok felhasználásával. Ehhez szükséges a szénszálas és az üvegszálas rétegek közötti határfelület szívósságának célzott növelése. A hibrid kompozitok mátrix anyagául szolgáló epoxi gyantával azonos, 30 μm vastag fóliák alkalmazásával sikerült megközelíteni a szívós viselkedés határát, azonban 6 próbatestből csupán 2 mutatott kedvező tönkremenetelt. Hőre lágyuló akrilnitril-butadién-sztirol (ABS) fóliák alkalmazásával kis mértékű határfelületi szívósság növekedést sikerült elérnünk ami a hibrid kompozit lemezek tönkremeneteli módját nem javította jelentősen. Áttörést értünk viszont el a Libereci Műszaki Egyetemen elektro-szálképzéssel készült vékony nanoszálas paplanok réteg határfelületeken történő alkalmazásával. A korábban jelentős erőesést mutató próbatestek szívós jellegű (lineáris-plató-lineáris) feszültség nyúlás diagramokat produkáltak. A réteg határfelületek nyíró törési szívóssága is jelentősen (1,72 N/mm-ről 2,91 N/mm-re) növekedett. A nanoszálas szövedékek további előnye, hogy a lemezek vastagságát csupán elhanyagolható mértékben növelik, mivel a rétegekben található mátrix anyag át tudja itatni őket, mégis célzottan módosítják a határfelületek mechanikai viselkedését (pl. nyíró merevségét). Szintén kiemelkedő eredményeket, stabil, szívós jellegű viselkedést értünk el 20 μm vastag poliamid (PA) 12 anyagú hőre lágyuló fóliákkal. Vizsgálataink eredményeiből kiderült, hogy ez az anyag kiemelkedően nagy határfelületi nyíró törési szívósságot (4.04 N/mm) képes biztosítani, viszont nyírószilárdsága elmarad az epoxiétól.
Hagyományos és szívós tönkremenetel hibrid kompozitok esetén

2. munkaszakasz
0000. 00 00. - 0000. 00 00.
A munkaszakasz fő célkitűzése a szívós viselkedésű hibrid kompozitok javíthatóságot lehetővé tévő új funkcióval történő ellátása. Ehhez a korábban határfelületi szívósításra sikeresen alkalmazott PA12 anyagú fóliákat használtuk, olyan hibrid kompozit lemezekben, ahol a középső szénszál/epoxi réteg a terhelésre merőleges irányban vágásokat tartalmaz. A kifejlesztett anyag kedvező, szívós jellegű feszültség-nyúlás választ adott. A túlterhelés hatására rétegelválás formájában felhalmozott károsodást autokláv segítségével hő és nyomás alkalmazásával sikerült kijavítanunk. Arra is fényt derítettünk, hogy legalább a PA12 anyag olvadási hőmérsékletére kell melegíteni javítás céljából a károsodott anyagot és célszerű az elérhető legnagyobb nyomás alkalmazása a réregelválások minél hatékonyabb újraegyesítése céljából. Az ábrán látható világos területek az üvegszál/epoxi rétegek átlátszó tulajdonságának köszönhetően a rétegelválásokat mutatják. A kutatás eredményeit egy nemzetközi tudományos folyóiratcikkben tervezzük közzétenni.
A kifejlesztett hibrid kompozit anyag megjelenése túlterhelés- javítás- ismételt túlterhelés cikus során



Pályázat támogatásával megjelent közlemények


  1. Marino S. G., Czél G. : Development and characterisation of reparable, film-interleaved, pseudo-ductile hybrid composites. Composites Part A (Applied Science and Manufacturing), 169, 107496/1-107496/13 (2023) 10.1016/j.compositesa.2023.107496 IF=8.7 Q1
  2. Marino S. G., Kuželová Košťáková E. , Czél G. : Development of pseudo-ductile interlayer hybrid composites of standard thickness plies by interleaving polyamide 6 nanofibrous layers. Composites Science and Technology, 234, 109924/1-109924/14 (2023) 10.1016/j.compscitech.2023.109924 IF=9.1 Q1
  3. Marino S. G., Czél G.: Improving the performance of pseudo-ductile hybrid composites by film-interleaving. Composites Part A (Applied Science and Manufacturing), 142, 106233/1-106233/16 (2021) 10.1016/j.compositesa.2020.106233 IF=9.463 Q1
  4. Wisnom M., Potter K., Czél G., Jalalvand M.: Strain overload sensor. GB2544792B, Egyesült Királyság (2020)
  5. Marino S.G., Mayer F., Bismarck A., Czél G.: Effect of Plasma-Treatment of Interleaved Thermoplastic Films on Delamination in Interlayer Fibre Hybrid Composite Laminates. Polymers, 12, 2834/1-2834/24 (2020) 10.3390/polym12122834 IF=4.329 Q1
  6. Szebényi G., Blößl Y., Hegedűs G., Tábi T., Czigány T., Schledjewski R.: Fatigue monitoring of flax fibre reinforced epoxy composites using integrated fibre-optical FBG sensors. Composites Science and Technology, 199, 108317/1-108317/8 (2020) 10.1016/j.compscitech.2020.108317 IF=8.528 D1

© 2014 BME Polimertechnika Tanszék - Készítette: Dr. Romhány Gábor