张亚萍,石 磊,郭小凤,刘立起

(上海大学材料科学与工程学院,上海200444)

碳纤维(carbon fibre,CF)增强环氧树脂(epoxy,EP)基复合材料是以环氧树脂为基体、碳纤维为增强材料,通过复合工艺制备而成,该材料中碳纤维与环氧树脂性能互补,使材料表现出更加优异的性能[1-2].碳纤维/环氧树脂复合材料具有比强度高、比模量高、耐高温和耐腐蚀等优良特性[3],最早应用于航空航天领域,其发展一直受航空航天驱动,后来被广泛应用于汽车、船艇、建筑风能以及体育用品等领域[4-7].但这类复合材料具有界面性能较差、易开裂、疲劳寿命短、耐热性和抗冲击韧性差等缺陷,难以满足现代工程技术的要求,应用范围受到限制[8-10].

影响碳纤维/环氧树脂复合材料力学性能的最主要原因在于其界面性能不理想.目前,对复合材料性能改进的方法主要有加入纳米材料、晶须以及3D编织技术等[11-12].氧化石墨烯(graphene oxide,GO)具有较高的比表面积,可以有效地改善复合材料的界面性能,进而提高复合材料的力学性能、弹性、抗疲劳性和热稳定性.氧化石墨烯改善复合材料界面结合方式主要有以下3种:①氧化石墨烯加入到树脂基体中[13-16],如Pathak等[12]在环氧树脂中加入0.1%～0.6%的氧化石墨烯,制得的碳纤维增强环氧树脂基复合材料的弯曲性能与层间剪切强度(interlaminar shear strength,ILSS)均得到显著提高;②氧化石墨烯添加到纤维表面[17-20],如Deng等[17]在碳纤维表面沉积氧化氧化石墨烯,经对比,复合材料的层间剪切强度有明显提升;③氧化石墨烯加入到上浆剂……