北化贾晓龙教授、杨小平教授团队 Compos. Part B-Eng.:大丝束碳纤维的双尺度浸润行为及张力驱动机制研究
2023-10-29 来源:高分子科技
碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)具有轻质高强、化学稳定性好等优点,被广泛应用于航空航天、轨道交通、风电等领域。小丝束碳纤维因其价格昂贵限制了在民用领域的应用,而大丝束碳纤维(LCF)具有性价比高、制件效率高等优势,已成为近年来民用碳纤维领域发展的热点方向。树脂/纤维间良好的浸润性是提升复合材料界面性能的基础,然而LCF成倍增长的单丝密集堆积对树脂浸润造成了动力学障碍,削弱了LCF的浸润性,导致与树脂基体界面粘结性差,显著降低了复合材料的整体性能,制约了LCF强度高效发挥。
北京化工大学材料学院贾晓龙教授、杨小平教授团队致力于改善碳纤维/树脂间的界面结合问题,以提升复合材料的整体性能。该团队前期针对碳纤维的固有表面惰性问题,采用酞菁改性促进界面处的交联网络以增强复合材料的界面性能。(Composites Science and Technology. 2019, 173:24-32.)。同时,在碳纤维树脂基复合材料浸润性方面做了大量研究工作,通过调控树脂配方粘度和碳纤维张力同步增强二者的浸润效果,实现了缠绕成型复合材料的高质量制备,并以IV型储氢气瓶为代表获得了2020年“光威杯”大学生复合材料创新大赛一等奖。
图1 双尺度接触角测试装置图
图2 分子动力学拟合结果及LCF的电镜图
图3 丝束浸润行为表征
图4张力对丝束浸润性及复合材料力学性能影响
图5不同张力下复合材料浸润性及断裂机制
原文链接:http://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1359836823004390
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