維復(fù)合材料界面改性研究意義重大，針對碳纖維表面浸潤性差和力學(xué)性能轉(zhuǎn)化率低的問題，研究聚焦于CFRP界面增強理論及碳纖維表面處理方法，像氧化法、化學(xué)接枝和涂層法等，通過物理或化學(xué)手段提升復(fù)合材料力學(xué)性能，結(jié)合熱固性樹脂和熱塑性樹脂基體材料的性能特點，分析適配性并給出解決方案，介紹其在航空、風(fēng)電葉片和新能源汽車領(lǐng)域的研究進(jìn)展，提出在飛機輕量化、

碳纖維復(fù)合材料界面改性研究

碳纖維復(fù)合材料界面改性的必要性

碳纖維復(fù)合材料由于其高比強度、高比模量、耐疲勞、耐腐蝕等優(yōu)異性能，在航空航天、軍事工業(yè)、體育運動器材等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。然而，碳纖維表面光滑、惰性大，化學(xué)活性的官能團少，導(dǎo)致碳纖維與基體樹脂之間的界面粘結(jié)性較弱，界面相往往成為復(fù)合材料的薄弱環(huán)節(jié)。因此，通過界面改性提高碳纖維復(fù)合材料的力學(xué)性能和熱學(xué)性能，具有重要意義。

碳纖維復(fù)合材料界面改性的方法

氧化石墨烯引入環(huán)氧基上漿乳液中

中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所所屬先進(jìn)制造技術(shù)研究所復(fù)合材料研究團隊在碳纖維表面改性方面取得進(jìn)展。他們將氧化石墨烯引入環(huán)氧基上漿乳液中，采用浸漬法對碳纖維進(jìn)行表面改性，可以有效調(diào)控碳纖維復(fù)合材料的界面微觀結(jié)構(gòu)，進(jìn)而顯著改善碳纖維復(fù)合材料的界面性能。研究表明，氧化石墨烯均勻的分散在碳纖維表界面層中，改性碳纖維復(fù)合材料的界面剪切強度（IFSS）相比未上漿和未改性的碳纖維復(fù)合材料分別提高了70.9%和36.3%，且單向改性碳纖維復(fù)合材料的層間剪切強度（ILSS）和拉伸性能也有明顯提高。

硅烷修飾的氧化石墨烯對碳纖維BMI復(fù)合材料的界面改性

通過使用硅烷修飾的氧化石墨烯（SiO2-GO）對高性能BMI基質(zhì)碳纖維復(fù)合材料的界面進(jìn)行改性，利用掃描電鏡（SEM）、拉伸試驗和動態(tài)熱力學(xué)分析（DMA）等手段對復(fù)合材料的力學(xué)性能和熱學(xué)性能進(jìn)行分析。結(jié)果表明，SiO2-GO對BMI基質(zhì)的改性能夠有效地提高其力學(xué)性能和熱性能，使得復(fù)合材料的強度、剛度和熱穩(wěn)定性均得到提高。

碳纖維復(fù)合材料界面改性的應(yīng)用前景

碳纖維復(fù)合材料界面改性技術(shù)具有可靠易操作的特點，可以將該技術(shù)與碳纖維生產(chǎn)工藝中的表面處理過程相結(jié)合，具有較好的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景。上述研究成果發(fā)表于美國化學(xué)會期刊ACSAppl.Mater.Interfaces（2011IF4.525）2012，4，1543-1552。

結(jié)論

碳纖維復(fù)合材料界面改性研究是提高碳纖維復(fù)合材料性能的關(guān)鍵途徑。通過引入氧化石墨烯或硅烷修飾的氧化石墨烯等改性劑，可以顯著改善碳纖維復(fù)合材料的界面性能，從而提高其力學(xué)性能和熱學(xué)性能。這些研究成果不僅為制備高性能碳纖維復(fù)合材料提供了新的方法和思路，也為碳纖維復(fù)合材料在航空航天、軍事工業(yè)、體育運動器材等領(lǐng)域的應(yīng)用提供了重要的技術(shù)支持。

碳纖維復(fù)合材料界面改性最新進(jìn)展

碳纖維與基體樹脂界面粘結(jié)性提升方法

碳纖維復(fù)合材料在航空航天的應(yīng)用案例

碳纖維復(fù)合材料界面改性技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化前景