国产800级碳纤维表面状态及其复合材料界面性能EI北大核心CSCD

通过扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、X射线光电子能谱（XPS）、复丝拉伸法、单丝拉伸法及单丝断裂法对3种国产800-12K碳纤维表面状态及其复丝拉伸性能、单丝复合体系的界面性能进行系统分析与研究。结果表明：3种国产800级碳纤维表面均较为光滑,纤维的粗糙度为9-17nm,纤维表面含氧量较高且稳定,O/C在0.23~0.27之间;3种国产800级碳纤维复丝拉伸强度相当,质量控制稳定,断裂伸长率为1.9左右,纤维与树脂基体匹配性较好;3种国产800级碳纤维单丝拉伸强度不稳定,纤维的表面化学活性对纤维与树脂基体的界面结合强度影响显著。     

循环湿热环境中CCF300/5405复合材料的吸湿脱湿行为

研究了CCF300碳纤维/5405双马树脂复合材料在71 ℃恒温水浸循环吸湿-脱湿行为。试样经过三次饱和吸湿-脱湿过程, 探讨不同循环次数CCF300/5405复合材料的吸湿率和水分扩散速率变化, 并采用SEM观察纤维/基体界面变化, 分析了造成循环湿热环境下复合材料体系吸湿-脱湿变化的原因。研究结果表明: CCF300/5405复合材料的吸湿行为基本满足Fick第二定律, 并且在水浸14天后达到饱和吸湿状态, 饱和吸湿率约为0.66%; 材料吸湿处理后, 纤维与基体间的界面遭到水分破坏, 产生大量空隙和裂纹, 使水分的扩散速率明显增加, 饱和吸湿率略有增大, 并且这种破坏不可逆。      

光纤布拉格光栅监测CF3052/5224复合材料成型过程研究

温度与应变是监测复合材料热压罐固化成型工艺两个最重要的表征参数,利用光纤布拉格光栅传感原理,采用毛细钢管封装的方法,制备了完全屏蔽应变信号的温度传感器,将温度传感器和应变传感器同时埋植在复合材料内部,实现了对热压罐成型全过程的实时监测,获得了复合材料成型过程中的内部温度和应变信息.对复合材料平板件和T型加筋板三角填充区域进行的温度监测结果表明,复合材料内部温度变化较罐内温度有一定滞后,传统成型工艺控制给出的加压点偏早,可能引起复合材料贫胶等缺陷.应变监测结果表明,平板件内部的应变变化主要反应树脂固化过程中的物理化学变化,在T型加筋板三角填充区域,应变监测在自然冷却阶段出现了不同于平板件的应变"回弹"现象,一定程度上反映出该区域在成型过程中容易出现缺陷的原因.     

聚乙二醇改性环氧乳液碳纤维上浆剂的研制

用聚乙二醇(PEG)在催化剂过硫酸钾作用下与环氧树脂反应, 制得自乳化环氧树脂乳液。通过红外光谱表征改性环氧的结构, 并比较不同实验方案下乳液的稳定性, 探讨了反应原料、合成工艺等因素对实验结果的影响, 确定了最佳实验方案; 用热分析实验表征上浆剂的热稳定性, 接触角测试表征上浆剂乳液的浸润性, 单丝碎裂实验测定界面剪切强度。结果表明, 使用双酚A环氧树脂及PEG1000在80~120 ℃反应制得的乳液稳定性最好, 上浆剂的热稳定性和浸润性良好。用实验制得的乳液对碳纤维上浆, 单丝界面剪切强度比上浆前提高33.48%, 碳纤维毛丝量减少。      

湿热循环对PMI泡沫/3218-1环氧树脂夹层结构性能影响的研究

通过对PMI泡沫/3218-1环氧树脂夹层结构进行湿热处理,测定夹层复合材料的吸湿、脱湿曲线,研究湿热对夹层复合材料的吸湿性能的影响,同时对湿热循环处理前后的夹层复合材料试样进行力学性能和介电性能的测试,以研究湿热循环对两种PMI泡沫/3218-1环氧树脂夹层结构的吸湿性能、力学性能及介电性能的影响。     

上浆剂对碳纤维表面性能的影响

通过对三种碳纤维的表面上浆剂的红外光谱、质量百分含量、厚度以及带有上浆剂和不带上浆剂碳纤维的接触角、微观形态和表面化元素种类及含量进行了测试,研究讨论了这三种碳纤维表面上浆剂对碳纤维表面性能的影响.实验结果表明,不同牌号的碳纤维,其表面上浆剂的质量百分含量和厚度均有所不同,但都有严格的控制;对于不同形态的碳纤维,一些上浆剂会改变其表面微观形貌;上浆剂还可以改变碳纤维表面的浸润性.     

多壁碳纳米管复合材料在8 mm波段的吸波性能

将相同厚度不同碳纳米管含量, 以及不同厚度相同碳纳米管含量的多壁碳纳米管加入玻璃纤维增强复合材料中, 并研究了其在26. 5～40. 0 GHz 频段的吸波性能。结果发现, 多壁碳纳米管具有吸波性能, 而且吸波性能随着多壁碳纳米管含量的增加而提高。多壁碳纳米管/ 玻璃纤维/ 环氧树脂复合材料层板在26. 5～40. 0 GHz频段表现出较好的吸收效果, 其吸波性在于碳纳米管本身具有吸波性能, 此外还与吸波材料的谐振吸波原理有关。通过对该复合材料的电磁参数的测定并计算, 证明实验结果与吸波原理相符合。      

石墨烯氧含量对炭纤维/石墨烯/环氧树脂复合材料力学和电磁屏蔽性能的影响（英文）

采用湿法制备预浸料成型炭纤维/石墨烯/环氧树脂复合材料,研究石墨烯片层的含氧量对炭纤维/石墨烯/环氧树脂复合材料力学性能与电磁性能的影响。结果表明,部分还原石墨烯可以同时提高复合材料的力学性能与电磁屏蔽性能,并且能保持复合材料的热性能。采用直接沉积和间接沉积对石墨烯进行界面沉积,以深入地研究还原石墨烯在复合材料界面处的增强机理。单丝断裂测试结果表明,直接沉积石墨烯使得界面剪切性能降低26.3%,而间接沉积石墨烯提升21.1%界面剪切性能,且石墨烯主要通过增韧机理进行界面增强。本研究制备的炭纤维/石墨烯/环氧树脂复合材料具有优异的综合性能和广阔的应用前景。     

还原石墨烯复合材料的力学和电磁性能

采用水合肼对氧化石墨烯进行还原,获得2种含氧量不同的还原石墨烯(rGO),与双马来酰亚胺(BMI)树脂溶液混合并通过湿法预浸工艺制备碳纤维(CF)预浸料,采用热压成型工艺制备rGO-CF/BMI复合材料单向板。研究了rGO的还原程度及含量对复合材料力学性能、玻璃化转变温度及电磁性能的影响。结果表明:在较高温度下制得的rGO2比在较低温度下制得的rGO1具有更高的还原程度,rGO2在树脂中的分散性相对较差。当rGO1与rGO2的质量分数分别为0.1%和0.05%时,rGO1-CF/BMI复合材料和rGO2-CF/BMI复合材料的层间剪切强度分别达到最高,相对于CF/BMI复合材料均提高约14%,而弯曲性能和玻璃化转变温度基本不变。rGO2-CF/BMI复合材料的介电性能优于rGO1-CF/BMI复合材料,当rGO2的质量分数为0.1%时,在12.4~18.0GHz的频率范围内,rGO2-CF/BMI复合材料的介电常数实部较CF/BMI复合材料最高提高约6倍,介电损耗最高提高约3倍。在该频率范围内,rGO1-CF/BMI和rGO2-CF/BMI复合材料均呈弱磁性,对入射电磁波的作用为高反射、低吸收。      

航空发动机用聚酰亚胺树脂基复合材料衬套研究进展

综述了航空发动机用聚酰亚胺树脂基复合材料衬套的特性及其研究进展与应用现状,重点介绍了石墨填充复合材料衬套、纤维编织增强复合材料衬套及短切纤维增强复合材料衬套的制备技术、性能特点与应用发展,指出低成本、连续化生产、耐高温及长使用寿命是未来航空发动机聚酰亚胺树脂基复合材料衬套及其材料体系的主要发展方向。