姚红伟，钟盛根，李显华，陈 磊，徐志伟，邓 辉

(天津工业大学 先进纺织复合材料教育部重点实验室，天津 300387)



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

姚红伟，钟盛根，李显华，陈 磊，徐志伟，邓 辉

(天津工业大学 先进纺织复合材料教育部重点实验室，天津 300387)

采用上浆的方法将碳纳米管(CNTs)引入到碳纤维表面，制备CF/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。结果表明：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。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，发现复合材料的界面过渡层被弱化，其层间剪切强度及弯曲强度较超声处理前分别下降了7.33%和5.34%，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。

上浆；碳纳米管；多尺度复合材料；力学性能；界面过渡层

碳纤维(Carbon Fiber，CF)复合材料因具有高比强度、高比模量、尺寸稳定、密度小等一系列优异性能，已在航空航天、风力发电、交通运输、体育娱乐等国民经济领域得到了广泛应用[1,2]。然而由于碳纤维表面平滑、缺少活性官能团、呈现化学惰性，使得纤维和树脂在受力过程中很容易脱粘[3,4]。此外，碳纤维与基体在模量等物理性质方面的巨大差异，也影响了复合材料界面处应力的均匀传递。……