碳纤维表界面改性研究获新成果

 

碳纤维具有高比强度、高比模量、耐疲劳、耐腐蚀等优异性能，广泛应用于航空航天、军事工业、体育运动器材等领域中。据研究人员介绍，碳纤维增强聚合物基复合材料的力学性能在很大程度上取决于碳纤维与基体之间的界面性能，而碳纤维表面光滑、惰性大，具有化学活性的官能团少，导致碳纤维与基体树脂之间的界面粘结性较弱，界面相往往成为复合材料的薄弱环节。

 

碳纤维复合材料的界面微观结构与界面性能密切相关。众多研究表明，通过碳纤维表面改性调控复合材料的界面微观结构，能有效改善复合材料的界面性能，这也是碳纤维复合材料领域的研究热点之一。

 

此次科研人员将氧化石墨烯引入环氧基上浆乳液中，采用浸渍法对碳纤维进行表面改性，可以有效调控碳纤维复合材料的界面微观结构，进而显著改善碳纤维复合材料的界面性能。

 

结果表明，氧化石墨烯均匀分散在碳纤维表界面层中，改性碳纤维复合材料的界面剪切强度（IFSS）相比未上浆和未改性的碳纤维复合材料，分别提高了70.9%和36.3%；且单向改性碳纤维复合材料的层间剪切强度（ILSS）和拉伸性能也有明显提高。

 

业内专家表示，该研究对热塑性树脂基碳纤维复合材料的界面改性有重要指导意义。此外，这种表面改性技术具有可靠、易操作的特点，可以将该技术与碳纤维生产工艺中的表面处理过程相结合，具有较好的产业化前景。

 

相关工作获得中科院知识创新工程方向项目、宁波市自然科学基金和宁波市博士后特别资助等支持。

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