基于拉曼光谱mapping技术研究低温循环对炭纤维增强聚酰亚胺复合薄膜界面微观力学的影响

碳纳米管选用（CNT）作为拉曼应力传感器，通过建立拉曼光谱mapping技术研究了经多次低温循环（-198～25°C,0～300次）的炭纤维增强聚酰亚胺复合薄膜（CF/CNT-PI）的界面微观应力变化。研究发现：聚酰亚胺薄膜（CNT-PI）即使经300次低温循环，树脂内部应力依然为～175 MPa，循环次数对树脂内部应力影响较小，表明该材料具有良好的耐低温性。进一步研究了炭纤维（CF）增强的CNT-PI薄膜的内应力变化，获得了炭纤维、界面、树脂基体区域的微观应力mapping分布，发现CF区域的受力大于基体部分，表明CF在该体系中起到了对应力最主要载体的作用，并发挥了良好的增强效果。在循环次数<250次时，微观应力变化不大；但当循环次数高达300次时，炭纤维及界面区域应力值分别提高了21%和12.9%，应力在材料内部的集中增大会降低材料的力学性能。本研究有效地定量了外界温度循环变化下复合材料的增强材料、基体及界面的微观应力分布，这为检测复合材料服役过程中的使用安全性提供了一种理论依据与评判手段。