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碳纖維具有高比強(qiáng)度、高比模量、耐疲勞、耐腐蝕等優(yōu)異性能，廣泛應(yīng)用于航空航天、軍事工業(yè)、體育運(yùn)動(dòng)器材等領(lǐng)域中。據(jù)研究人員介紹，碳纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料的力學(xué)性能在很大程度上取決于碳纖維與基體之間的界面性能，而碳纖維表面光滑、惰性大，具有化學(xué)活性的官能團(tuán)少，導(dǎo)致碳纖維與基體樹(shù)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)。
碳纖維復(fù)合材料的界面微觀結(jié)構(gòu)與界面性能密切相關(guān)。眾多研究表明，通過(guò)碳纖維表面改性調(diào)控復(fù)合材料的界面微觀結(jié)構(gòu)，能有效改善復(fù)合材料的界面性能，這也是碳纖維復(fù)合材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。
此次科研人員將氧化石墨烯引入環(huán)氧基上漿乳液中，采用浸漬法對(duì)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。
結(jié)果表明，氧化石墨烯均勻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(qiáng)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(qiáng)度（ILSS）和拉伸性能也有明顯提高。
業(yè)內(nèi)專家表示，該研究對(duì)熱塑性樹(shù)脂基碳纖維復(fù)合材料的界面改性有重要指導(dǎo)意義。此外，這種表面改性技術(shù)具有可靠、易操作的特點(diǎn)，可以將該技術(shù)與碳纖維生產(chǎn)工藝中的表面處理過(guò)程相結(jié)合，具有較好的產(chǎn)業(yè)化前景。
相關(guān)工作獲得中科院知識(shí)創(chuàng)新工程方向項(xiàng)目、寧波市自然科學(xué)基金和寧波市博士后特別資助等支持。