碳纤维多尺度增强体的研究进展

介绍了碳纳米管、石墨烯、碳纳米纤维等碳纳米材料修饰的碳纤维多尺度增强体的构筑方法（化学气相沉积法、化学接枝法、电化学沉积法、上浆剂复合法和“grafting to”法）及其对复合材料界面力学性能的影响机理.针对碳纤维多尺度增强体的优势和不足,指出需通过界面设计进一步提高碳纤维与碳纳米材料之间的作用强度,氧化石墨烯/碳纤维复合增强体及其对复合材料性能的增强机制是下一步研究的焦点,连续生产碳纤维多尺度增强体也将成为重要的发展方向.     

碳纤维/碳纳米管混杂填充聚合物复合材料导热性能研究

为探明材料的导热性能和力学性能的协同增效机制,以碳纤维(CF)/碳纳米管(CNT)混杂填充聚酰胺6(PA6)复合材料为实验对象,研究了CNT表面处理工艺对PA6/CNT/CF结合界面形貌、力学性能及导热性能的影响。结果表明:与单一填充CF相比,CNT的加入在CF与基体界面间形成"桥架"结构,降低了界面热阻,材料的力学性能与导热性能均有所提高;CNT表面镀镍处理后与CF的相互作用进一步增强,促使其附着在CF表面,使CF与基体间的啮合作用增强,可显著提高材料的导热性能与力学性能。     

多壁碳纳米管在国产碳纤维增强环氧树脂复合材料中应用

研究了一种简易有效的多壁碳纳米管(MWNTs)分散入环氧树脂的方法,对树脂的工艺性进行试验研究;使用碳纤维复丝的力学性能来表征纤维/树脂界面性能和纤维强度转化效果,制备了含MWNTs的环氧树脂/碳纤维预浸料,并对使用此预浸料制备的复合材料单向板进行力学性能测试。结果表明,当MWNTs的用量为E–51的0.5%时,二者混合球磨8 h后配制的树脂溶液适用期大于24 h,黏度小于0.8 Pa·s,树脂浇铸体拉伸强度78 MPa,弯曲强度106 MPa,断裂伸长率4.3%;添加MWNTs之后纤维/树脂结合良好,复合材料单向板拉伸强度提升了7.2%,弯曲强度提升了9.73%,压缩强度提升了6.82%,层剪强度提升了11.54%。     

多尺度碳纳米材料/纤维增强体构筑及界面增强机制

首先介绍了杂化多尺度碳纳米材料(包括碳纳米管和石墨烯等)/纤维增强体的构筑工艺,包括喷涂–浸涂工艺、化学气相沉积工艺、化学氧化接枝工艺、电泳沉积工艺和上浆剂复合工艺。分析了树脂/多尺度增强体的界面增强机制和失效模式,探讨了多尺度增强体对复合材料综合性能的影响,展望了多尺度增强体增强复合材料未来发展方向。针对多尺度增强体的优势和不足,指出需通过界面结构设计进一步提高碳纳米材料与纤维之间的界面结合强度,多尺度界面增强和失效机制将是下一步研究的重点方向。     

碳纤维布增强聚苯硫醚复合材料的性能研究

研究碳纤维布的含量、表面处理方法及填料等对聚苯硫醚复合材料性能的影响。结果表明，随着碳纤维布含量的增加，复合材料的拉伸强度、冲击强度提高；碳纤维布经过表面处理后与聚苯硫醚的粘接强度大大提高，其中用丙酮浸泡的效果好于高温热处理；填料硅灰石经偶联处理后加入复合材料中，可提高材料的力学性能和耐热性。     

碳纤维增强水泥混凝土复合材料的研究与应用

本文综述了近几年来国内外关于碳纤维增强水泥混凝土复合材料（简称CFRC）性能研究和实际应用方面的主要结果。与未增强混凝土相比,CFRC材料具有优良的抗拉、抗析、抗冲击性能,而且容重小,耐腐蚀。最近的研究发现,CFRC材料具有良好的导电性,而且,其体积电阻率随压力的变化而变化。这种特性使CFRC材料可望开发成智能结构材料。     

碳纤维增强复合材料的应用现状

碳纤维复合材料以其优异的综合性能成为当今世界材料学科研究的重点。介绍了碳纤维的概念及其性能,简述了碳纤维复合材料作为结构型复合材料、结构功能型复合材料及功能型复合材料的一些具体应用。     

多尺度碳/碳复合材料力学性能研究

碳/碳(C/C)复合材料在服役过程中基体热解碳(PyC)强度低、脆性大,导致基体开裂、界面层脱黏等结构失效现象频发,严重限制其在特种环境中的应用。提出利用化学气相渗透法构建碳纤维与基体间的低织构热解碳界面层,采用电泳共沉积法掺杂碳纳米管(CNTs)、碳化硅纳米线(SiCnws)于碳纤维表面,构建纳米纤维-碳纤维多尺度预制体,实现多尺度C/C复合材料的制备和改性。研究发现,CNTs&SiCnws掺杂能促进C/C复合材料的弯曲性能、层间剪切性能和面内压缩性能的改善。弯曲、层间剪切、面内压缩强度随CNTs&SiCnws含量的增加均表现为“先升高后降低”的规律,CNTs&SiCnws可诱导细化PyC结构,避免基体微观缺陷的产生,提高纤维与基体的界面结合力,达到协同增强多尺度C/C复合材料的效果。     

碳纤维表面生长碳纳米管技术研究进展

介绍了碳纤维(CF)表面生长碳纳米管(CNTs)的制备方法研究情况,综述了沉积温度、沉积时间、碳源气体等因素对CNTs形态结构的影响,阐述了以CF为基底CNTs的生长机理及CNTs-CF复合增强材料的增强机制,展望了CNTs-CF复合增强材料的应用前景。     

短切碳纤维增强环氧树脂复合材料的研究

采用冷模压成型工艺制备了短切碳纤维增强环氧树脂(SCFRER)复合材料,并对复合工艺参数进行了讨论。借助于金相显微镜研究了SCFRER复合材料的微观结构特征;较全面地研究了短碳纤维(SCF)含量对复合材料的热、电性能和力学性能(拉伸、弯曲和压缩强度)的影响。     

超高相对分子质量聚乙烯/碳纳米管复合纤维的制备

利用冻胶纺丝的方法制备了超高相对分子质量聚乙烯／碳纳米管(UHMWPE／CNTs)复合纤维,以高锰酸钾和硫酸为氧化剂对CNTs进行纯化处理,用DNZ-201钛酸酯对纯化处理后的CNTs进行功能化处理。采用TEM、SEM和FTIR对CNTs的形态、基团变化和CNTs在UHMWPE中的分散情况进行测试。结果表明,该氧化剂对CNTs的纯化有良好的效果,可以除去大部分附在CNTs上的杂质,产生了有利于功能化的有机基团;SEM和TEM测试结果表明,功能化处理后CNTs可以较为均匀地分散在UHMWPE基体中,没有出现明显的CNTs的团聚现象,而且使UHMWPE大分子排列趋于规整。     

沸水对PI/CF复合材料界面作用机理的研究

研究了聚酰亚胺(PI)／碳纤维(CF)复合材料界面在沸水中的稳定性。结果表明,经沸水浸泡后的复合材料层间剪切强度和界面剪切强度均有所提高,且随水煮时间的延长而增大;试样断面观察表明,水没有对复合材料界面产生破坏作用,力学性能的变化与基体／纤维界面粘结的湿热稳定性有直接关系;沸水对界面的作用机理是,在PI／CF复合材料的界面区,树脂的水解使氢键的数量增加,形成了防水层,阻碍了水沿界面的侵入,同时水松驰了界面局部应力。     

Extension‐induced mechanical reinforcement in melt‐spun fibers of polyamide 66/multiwalled carbon nanotube composites

In this work, polyamide 66 (PA66) and its composites with multiwalled carbon nanotubes (MWNTs) were melt spun into fibers at different draw ratios. PA66 fibers at high draw ratio demonstrate a 40% increase in tensile strength, 66% increase in modulus and a considerable increase in toughness. It is demonstrated that this reinforcement can be mainly attributed to high‐draw‐ratio‐induced good dispersion and orientation of MWNTs, particularly the enhanced interfacial adhesion between MWNT and matrix thanks to interfacial crystallization. Our work provides a simple but efficient method to achieve good dispersion and strong interfacial interaction through melt spinning. Copyright © 2011 Society of Chemical Industry     

CE/EP/CF复合材料的湿热性能研究

采用溶液预浸渍法分别制备了两种碳纤维(CF)增强环氧树脂(EP)改性氰酸酯树脂(CE)(CE/EP/CF)复合材料,研究了该复合材料的吸湿行为及湿热环境对其力学性能和微观结构的影响。结果表明,CE/EP基体具有比EP更小的吸湿能力;湿热环境对CE/EP/CF复合材料的纵向拉伸强度影响不大,但对其层间剪切强度的影响较为显著。     

UHMWPE/CNTs复合体系及其纤维的研究进展

综述了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、碳纳米管(CNTs)、UHMWPE/CNTs复合体系及其纤维的研究现状,以及CNTs的添加对UHMWPE/CNTs复合体系及其纤维性能的影响;添加CNTs可有效提高UHM-WPE的耐磨性、电学性能、力学性能以及UHMWPE纤维的抗蠕变性能和热稳定性能;指出CNTs对UHM-WPE改性过程中存在的主要问题是CNTs分散性差,CNTs的生产成本高,UHMWPE/CNTs的改性机理有待进一步深入,并进一步拓宽UHMWPE/CNTs复合体系及其纤维的应用领域。     

CF/UHMWPEF混杂复合材料的力学性能研究

本文对不同铺层方式的碳纤维(CF)和高强聚乙烯纤维(UHMWPEF)混杂复合材料的力学性能进行测试,同时对UHMWPEF表面处理前后的混杂复合材料性能进行了比较。实验结果表明,经表面处理的UHMWPEF与碳纤维以(CF)0/(CF)0/(UHMWPEF)/(CF)0/(CF)0方式进行层间混杂时,其复合材料的力学性能较好。     

CF表面改性对3D打印PLA/CF试件力学性能的影响

以短切碳纤维(CF)和聚乳酸(PLA)为实验原料,用硝酸在恒温水浴加热条件下对短切CF进行表面处理,并做表征,结果表明,硝酸处理后短切CF的表面粗糙度显著增大,并且出现了较多的沟槽;硝酸处理后CF(002)和(100)石墨晶面的衍射强度有明显提升,并且CF表面C元素含量相对未处理的有所降低,而O元素和N元素的含量有所提高。在双螺杆挤出造粒机上分别配比CF质量分数为5%的未经硝酸处理和硝酸处理后的PLA/CF粒料颗粒,并在粒料3D打印机上制得两种纤维增强的拉伸、弯曲、冲击试件,研究了短切CF的表面处理对3D打印PLA/CF试件综合力学强度的影响。结果表明,硝酸处理后PLA/CF试件的综合力学性能有明显提升。     

PE-HD/CNTs/CB复合材料的导电行为研究

用溶液超声分散法制备了高密度聚乙烯/碳纳米管/炭黑(PE-HD/CNTs/cB)导电复合材料,研究了CNTs与CB的比例以及两者的总含量对复合材料导电行为的影响.结果表明,CNTs与CB以不同比例混合的试样其渗流阈值较PE-HD/CNTs高,比PE-HD/CB的低,CNTs与CB在材料内部可能形成了共同的导电网络;当其...     

UHMWPE/CNTs复合纤维的制备及其性能研究

通过对碳纳米管(CNTs)进行纯化功能化处理,采用凝胶纺丝制备了UHMWPE/CNTs复合纤维;利用激光拉曼光谱研究了纤维中CNTs的取向排列、结晶结构,探讨了复合纤维的蠕变性能及力学性能。结果表明:经纯化和功能化的CNTs轮廓清楚,在白油中的分散稳定性大大提高,随着纤维拉伸倍数的提高,CNTs趋向于沿着纤维取向方向排列,纤维结晶度提高;随着CNTs含量的增加,复合纤维的拉伸强度和杨氏模量呈现先升高后下降趋势,而断裂伸长率和蠕变率逐渐下降;添加质量分数2%的CNTs的复合纤维同UHM-WPE纤维相比,其蠕变量降低,拉伸强度和杨氏模量分别提高了29.3%和18.9%。     

上浆剂对CF/EP界面粘结的影响

本文通过单纤维碎裂法，分别对未上浆及不同上浆剂处理的碳纤维与基体的界面粘结性进行表征。结果表明，不同上浆剂对界面粘结的影响不同。含活性基团较多的上浆剂可改善界面粘结，而含活性基团较少的上浆剂反而会使其减弱。