碳纳米材料修饰碳纤维及其复合材料界面性能的研究进展

碳纤维/树脂复合材料（CFRC）具有质轻高强的优点,广泛应用在航空航天、体育器材、新能源汽车等领域。然而,碳纤维表面呈化学惰性,其与树脂间的界面结合性较差,使CFRC的力学性能受到限制,碳纤维的表面改性已成为增强CFRC的发展趋势。文章介绍碳纳米管、石墨烯、炭黑等不同维度的碳纳米材料修饰碳纤维及其增强CFRC界面性能的研究进展,并深入分析了碳纳米材料对CFRC的界面增强效果、作用机理及关键影响因素,对CFRC改性研究的发展方向及研究前景进行展望。     

电泳沉积氧化石墨烯的碳纤维表面改性及其增强环氧树脂复合材料界面性能

采用超声辅助电泳沉积法,以异丙醇作为溶剂,在连续碳纤维(CF)表面沉积一层氧化石墨烯(GO),对CF表面进行改性。再经200℃高温处理来增强(GO)与CF之间的黏合性,从而增加CF/环氧树脂(EP)复合材料的界面结合强度。利用SEM和AFM对改性前后CF的表面形貌及微观结构变化进行了表征,通过XPS对改性前后CF表面官能团的变化进行了检测。结果表明,在CF表面沉积GO并经200℃处理后,有效地部分还原了GO(RGO),填补或桥联了CF表面缺陷,使改性后CF的拉伸强度提高了34.58%。同时,高温处理使RGO与CF之间生成牢固的化学键,从而提高了RGO与CF之间的结合强度,最终使RGO-CF/EP复合材料的界面剪切强度(IFSS)提高了69.9%。