CNTs强化碳纤维/环氧复合材料界面过渡层及其对界面性能的影响

摘要

本文采用上浆的方法将碳纳米管(CNTs)引入到碳纤维表面,制备了碳纤维/CNTs/环氧多尺度复合材料.相比上浆处理前,复合材料的层间剪切强度(ILSS)及弯曲强度分别提高了13.54％和12.88％.采用力调制原子力显微镜及扫描电镜的线扫描功能对复合材料界面相精细结构进行分析,结果发现CNTs的引入在纤维和基体间构建了一种CNTs增强环氧树脂的界面过渡层.该界面过渡层具有一定厚度,且其模量和碳元素含量呈梯度分布.为了进一步证明该界面过渡层对复合材料界面性能的影响,在固化成型前对含有CNTs的复合材料进行超声处理,促使碳纤维表面的CNTs向周围树脂中分散,结果发现复合材料的界面过渡层被弱化,其ILSS及弯曲强度较超声处理前分别下降了7.33％和5.34％,这从侧面验证了CNTs强化的界面过渡层对于提高复合材料界面性能的重要作用.