CF/Epoxy复合材料的界面自组装

提出了一种新的炭纤维表面改性方法——分子自组装, 即在表面金属化的炭纤维上进行有机分子的自组装。表面增强拉曼散射光谱 (SERS)分析证实了含氮或含硫的芳杂环化合物化学吸附在银的表面, 并形成了平躺取向的自组装膜结构。X射线光电子能谱 (XPS)测试进一步证实了自组装膜通过S或N原子和Ag形成配位共价键吸附在炭纤维表面。表面经组装改性后的炭纤维和环氧复合后界面粘结强度得到了不同程度的提高, 揭示了界面区域微观结构与性能的关系。      

非金属卟啉自组装超薄膜的制备及其微观结构研究

应用自组装法，在银岛膜基底上成功制备了5，10，15，20-四-（羧酸苯基）卟啉-巯基吡啶交替超薄膜，并利用紫外可见和表面增强拉曼光谱探索膜的微观结构和成膜驱动力。实验发现，交替膜的形成是通过羧基与吡啶环上的N之间形成氢键来实现的，膜中的卟啉以J聚集体的形式存在，环平面与基片法线之间的夹角在27°左右。     

碳纤维／环氧复合材料层压板修理技术

本文概述了CFRP层压板修理用的设备、器具;修补用树脂;胶粘剂的选择原则;缺陷类型;修补方法及其结果分析。     

表面自组装改性石墨烯/环氧纳米复合材料的研究进展

二维石墨烯以其优异的性能广泛应用于制备聚合物纳米复合材料,而如何增强石墨烯与基体的界面相容性则至关重要。近年来,利用自组装技术在石墨烯表面负载功能化金属或非金属纳米粒子,赋予其良好的分散性和多功能特征的研究颇受关注。主要综述了近年来有关表面自组装改性石墨烯的途径及在改善环氧纳米复合材料的阻燃抑烟、摩擦磨损特性、热性能和耐腐蚀性等方面的应用进展。     

自组装金纳米粒子及其SERS应用

利用柠檬酸钠还原法制备了粒径均匀的AuNPs,并成功实现了其在APTMS修饰的玻璃表面的自组装,得到表面增强拉曼(SERS)基底。以R6G为探针分子检验了SERS基底的活性,其具有较强的增强性能。探讨了不同粒径AuNPs对SERS基底性能的影响,结果表明SERS基底的增强因子随着粒径的增大而增强。这种自组装策略为低浓度有机污染物的探测提供了一种有效的方法。     

碳纤维增强树脂基复合材料的界面

从碳纤维、树脂基体、界面3个层次对碳纤维增强树脂基复合材料的界面研究进行了综述,重点介绍了碳纤维表面特性表征及改性方法、树脂基体特性及改性方法和界面分析表征手段,由此提出了纤维/树脂界面的研究路线,简要分析了复合材料界面研究的前景与趋势。为了实现纤维/树脂界面的良好匹配,充分发挥碳纤维复合材料的性能优势,需完善界面表征手段、明确界面微观性能与复合材料宏观性能的关系、深化研究界面对复合材料湿热性能及失效模式的影响等。     

碳纤维／环氧复合材料的温,湿度效应

本文研究了4211碳纤维环氧复合材料在不同温、湿度条件下的重量、尺寸变化与时间的关系,以及随着吸水时间的增加、水分对复合材料的室温、高温的弯曲和层间剪切性能的影响。     

利用自组装单分子膜对表面结构和性质的研究进展

以硅烷和硫醇两种体系为代表介绍了自组装单分子膜的结构和形成机理，指出自组装单分子膜具有单分子层性质和灵活的分子设计特性，综述了其作为表面结构和性质研究工具的最新进展。     

碳纤维增强铝复合材料的界面微观结构

利用透射电镜（TEM）对超声浸渗制备的碳纤维（T300及M40J）增强铝复合丝及液矸渗法制备的碳纤维增强铝复合板材的界面微观结构进行了分析,结果表明,超声浸渗法制备的复合丝有明显的界面反应产物,T300／Al的反应程度比M40J／A1高。液相压渗法制备的复合材料界面反应不明显,表明该工艺可避免不利的界面反应发生。     

运用神经网络设计碳纤维织物/环氧复合材料界面性能

提出一种设计碳纤维织物／环氧复合材料界面性能的新方法。利用BP(back propagation)神经网络，建立起工艺参数与复合材料界面性能的关系模型，同时给出了实例用来验征此方法的有效性。     

超临界流体对碳纤维/环氧树脂复合材料的降解作用

为对比分析不同超临界流体对碳纤维/环氧树脂（CF/EP）复合材料的降解效果,首先,在间歇反应釜中通过超临界流体降解CF/EP复合材料,分析了不同反应温度下超临界CO₂和超临界醇对CF/EP复合材料的降解能力,并提出了降解CF/EP复合材料的超临界流体选择方法;然后,采用单丝拉伸测试、SEM以及原子力显微镜等测试手段分析了超临界正丙醇和超临界正丁醇回收碳纤维的力学性能和微观形貌。结果表明:超临界CO₂对CF/EP复合材料的降解能力较弱,正丙醇作为夹带剂时,降解效果有显著提高;超临界正丁醇对CF/EP复合材料的降解能力最强,其次为超临界正丙醇,超临界甲醇的降解能力最弱;选用的反应介质介电常数越小、偶极矩越大、溶解度参数与树脂基体越为接近,在超临界状态下CF/EP复合材料越容易降解。使用超临界流体降解CF/EP复合材料可以得到性能优异的碳纤维,与原始碳纤维相比,通过超临界正丙醇和超临界正丁醇回收的碳纤维单丝拉伸强度保持率在98%以上,且韦氏模数相近。      

环氧树脂基体中碳纤维单丝及其界面的温敏效应

为探索树脂基碳纤维复合材料(CFRP)温敏效应的机理,针对环氧树脂基体中碳纤维单丝及正交搭接的碳纤维界面进行了温敏效应实验。实验结果表明碳纤维单丝具有NTC效应,其温敏曲线线性稳定,碳纤维单丝被树脂浸润后,由于树脂膨胀带动纤维在其轴向的伸长,使得树脂基中碳纤维单丝的NTC效应有所减弱;树脂基中碳纤维界面表现出非线性变化的PTC效应,温度越高,其界面电阻随温度变化的趋势越显著,树脂基碳纤维复合材料的温敏特性是树脂基体中碳纤维单丝及其界面的温敏效应协同作用的结果,相对于碳纤维本身而言,碳纤维界面对温度变化更敏感,在CFRP温敏效应中占主导地位。     

碳纤维/环氧树脂脉管自润滑复合材料的制备及摩擦性能

以聚乳酸（PLA）为前驱体,碳纤维（CF）为增强体,通过经纬编织成PLA-CF复合纤维织物;以环氧树脂（EP）为基体,甲基硅油为润滑介质,采用前驱体蒸发（VaSC）技术和真空浸油方式分别制备了脉管自润滑环氧树脂（VAEP）材料和CF/VAEP复合材料。利用SEM对CF/VAEP复合材料的断面、摩擦面和对偶面形貌进行表征,以万能材料试验机和高速环块摩擦磨损试验机对CF/VAEP复合材料的力学和摩擦学性能进行了测试。结果表明:脉管结构和CF提升了EP的润滑性能和力学性能。当径向脉管密度为8孔/10 mm时,VAEP的摩擦系数和磨损率较纯EP分别降低了67.95%和85.71%;当径向脉管密度为8孔/10 mm,CF经纬丝束比为8/4时,CF/VAEP复合材料的拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量比相同径向脉管密度的VAEP分别提高了203.33%、44.16%、325.78%、311.37%。      

碳纳米管加入方式对碳纤维/环氧树脂复合材料层间性能的影响

针对碳纤维/环氧树脂预浸料,对比了直接在树脂中加入碳纳米管(CNTs)后制备预浸料以及将CNTs喷涂在预浸料表面2种CNTs加入方式对CNTs-碳纤维/环氧树脂复合材料层合板I型与II型层间断裂韧性及层间剪切强度的影响。通过对树脂黏度、固化反应以及玻璃化转变温度的考察,分析了CNTs含量对树脂性能的影响,考察了添加方法对CNTs长度与形态的影响。分析了2种CNTs加入方式对CNTs-碳纤维/环氧树脂层合板断裂韧性及层间剪切强度的改善效果与作用规律。结果表明:CNTs的加入使树脂的黏度提高,固化反应程度下降;2种分散方法对CNTs的长度与形态无明显影响;直接在树脂中加入CNTs对CNTs-碳纤维/环氧树脂复合材料I型与II型层间断裂韧性的提高效果低于在碳纤维/环氧树脂预浸料表面喷涂CNTs的方式,后者的CNTs利用率较高;由于CNTs团聚及对树脂固化反应的影响,CNTs含量过高会使得其对CNTs-碳纤维/环氧树脂层合板的增韧效果下降。     

碳纤维毡/环氧树脂复合材料的力阻效应

以短切碳纤维毡和环氧树脂为原材料制成复合材料,考察了该材料在单向拉伸载荷下的力阻响应。实验结果表明,该材料具有正力阻效应(拉应变引起材料的电阻增大)。其中,单层碳纤维毡/环氧树脂复合材料的力阻灵敏度可达13.9,但在加载过程中其电阻表现出逐渐衰减趋势;多层碳纤维毡/环氧树脂复合材料的力阻性能更为稳定,但随着层数的增加灵敏度逐渐降低,5层复合材料的力阻灵敏度下降到5.7。多层复合材料的立体导电网络是其稳定性提升和灵敏度下降的主要原因。将碳纤维毡/环氧树脂多层复合材料敷设在梁结构表面形成智能表层,利用其力阻性能实现了梁结构在循环载荷下的变形监测以及在单调载荷作用下损伤监测。     

苎麻短纤维层间增韧碳纤维/环氧树脂复合材料

采用热压机层压成型工艺制备了苎麻短纤维(SRF)层间增韧碳纤维/环氧树脂(CF/EP)复合材料层压板,研究了SRF的长度、面密度及其表面偶联处理对CF/EP复合材料层间断裂韧性的影响,并进一步研究了SRF的铺入对复合材料弯曲、拉伸性能的影响。研究结果表明,层间SRF的铺入明显改善了CF/EP复合材料的I型和II型层间断裂韧性(G_(IC)和G_(IIC)),当表面偶联处理的纤维长度为6mm、面密度为12g·m~(-2)时,增韧效果最佳,GIC由497.48J·m~(-2)增加到667.54J·m~(-2),提高了34.24%;GIIC由508.52J·m~(-2)增加到862.11J·m~(-2),提高了69.54%。此外,铺入SRF对复合材料的弯曲、拉伸性能也有一定程度的提高。通过SEM观察发现,SRF的增韧机制与其层间桥联以及裂纹扩展过程中从基体中拔出与劈裂等现象有关。     

单向连续碳纤维-玻璃纤维层间混杂增强环氧树脂基复合材料的力学性能

为了研究连续单向纤维的层间混杂方式对复合材料力学性能及破坏方式的影响,采用碳纤维-玻璃纤维体积比为1∶1,以拉-挤成型法制备了具有不同层间混杂结构的连续单向纤维增强环氧树脂基复合材料,并研究了不同层间混杂结构的连续单向碳纤维-玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料的力学性能及破坏形式。结果表明：具有层间混杂结构的复合材料抗拉强度处于纯碳纤维/环氧树脂复合材料和纯玻璃纤维/环氧树脂复合材料之间,复合材料的拉伸断裂方式为劈裂;具有层间混杂结构的复合材料的层间剪切强度均优于纯碳纤维/环氧树脂复合材料和纯玻璃纤维/环氧树脂复合材料,复合材料的剪切断裂方式为层间断裂。     

不同官能化碳纳米管对MWCNTs-碳纤维/环氧树脂复合材料力学性能的影响

为研究加入不同官能化碳纳米管对环氧树脂力学性能的影响,通过对羧基化多壁碳纳米管(MWCNTsCOOH)进行化学处理,得到表面接枝乙二胺的碳纳米管(MWCNTs-EDA)。分别将MWCNTs-COOH和MWCNTs-EDA分散在环氧树脂中,通过热熔法制备环氧树脂中含有碳纳米管的T700碳纤维预浸料,并热压成准各向同性复合材料层合板。结果表明:MWCNTs-EDA在环氧树脂中的分散性优于MWCNTs-COOH,MWCNTsEDA本身具有固化反应活性,加入后对基体的交联密度影响较小。与MWCNTs-COOH相比,MWCNTs-EDA可以有效改善环氧树脂及碳纤维/环氧树脂复合材料的力学性能。当MWCNTs-EDA含量为1.0wt%时,MWCNTs-碳纤维/环氧树脂准各向同性复合材料层合板的压缩性能、弯曲性能和冲击后压缩强度分别提高了14.7%、40.9%和20.6%。     

基于介电性能研究碳纤维/环氧复合材料单向板电热作用机制

采用复合材料电热试验机对碳纤维/环氧复合材料(CF/EP)单向板进行0.05~0.2A·mm~(-2)直流电流通电处理,每次通电1.5h,同时对其电热作用下的表面温度场进行测量;分析电热作用后CF/EP试样的纵向体积电阻和介电性能变化;通过三点弯曲测试表征电热作用前后的弯曲性能。结果表明:试样的温度场随通电时间均呈现先迅速上升后稳态平衡的趋势。低于0.125A·mm~(-2)的电热作用使温度场分布均匀,纵向体积电阻降低以及介电性能提升;高于0.125A·mm~(-2)的电热作用使中间区域温度场高于两边区域,纵向体积电阻上升以及介电性能下降。介电常数和损耗角正切随测试频率增大而降低,交流电导率随频率增大先稳定后上升。受电热作用影响最大的损耗角正切可作为特征参量。弯曲性能测试表明,低于0.125A·mm~(-2)的电热作用使CF/EP试样的弯曲强度和弯曲模量最大提升11.8%和7.32%,而高于0.125A·mm~(-2)的电热作用使试样的弯曲强度和弯曲模量最大降低8.26%和6.52%。