微波对碳纤维的改性作用及其对电子束固化CFRP界面性能的影响

摘要：

电子束原位固化迎合"双碳"战略下碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)低成本控形控性的一体化制造需求,但却因固化构件界面质量差而尚未迈向工业化.本文围绕电子束固化CFRP弱界面的高效、高工业可行性强化技术,探索了微波短时辐射改性碳纤维改善界面的机制及工艺,阐明了碳纤维表面物理形貌、粗糙度及化学成分在不同微波辐射工艺参数下的演变规律:碳纤维表面的粗糙度和表面积,由未改性时的4.41 nm和 7.5 nm2 最高提高至微波辐射 180 s后的 21.7 nm和 26.4 nm2;O/C原子比也由未改性时的 0.2578最高增至辐射 180 s时的 0.3278.进一步地,构建了界面分子动力学模型,从分子层面细化并深化了羧基及羟基强化界面的本质,及其对界面结构及界面能的影响.界面剪切强度测试结果表明,在微波辐射(90 s)的物理及化学改性双重作用下,碳纤维/树脂界面获得了 20.47%的提高.该研究为高性能电子束固化CFRP的绿色成型制造提供基础与支撑,具有重要的科学意义.

关键词：碳纤维改性、微波辐射、电子束固化、树脂基复合材料、界面、分子动力学

所属期刊栏目：40

分类号：TB332(工程材料学)

在线出版日期：2023-08-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：3900-3911