纤维束横向拉伸法研究碳纤维/环氧复合材料的低温界面特性

碳纤维增强环氧树脂复合材料因具有高强、高模、低密、耐热、耐低温及性能可设计性等优点，在航天和国防高技术等低温领域有重要应用前景。作为极端低温环境下应用的材料，碳纤维复合材料需要具有优异的低温力学性能；和室温情况相似，复合材料的低温力学性能将依赖于碳纤维/环氧树脂的界面特性。目前国内外尚没有关于在极端低温条件下碳纤维/环氧树脂界面特性的研究报道。当复合材料冷却到低温环境时，由于碳纤维与环氧树脂的热膨胀系数差异大，致使复合材料界面特性在低温环境中发生很大变化。本项目拟以国产碳纤维作为增强体，高性能改性环氧树脂为基体材料，采用适合低温条件的纤维束横向拉伸法对碳纤维/环氧树脂复合材料在低温条件下的界面特性及破坏机制进行研究，从而为提高复合材料的低温力学性能及其在低温领域成功应用奠定基础。

碳纤维增强环氧树脂复合材料因具有高强、高模、低密、耐热、耐低温及性能可设计性等优点，在航天和国防高技术等低温领域有重要应用前景。作为极端低温环境下应用的材料，碳纤维复合材料需要具有优异的低温力学性能；和室温情况相似，复合材料的低温力学性能将依赖于碳纤维/环氧树脂的界面特性。目前国内外尚没有关于在极端低温条件下碳纤维/环氧树脂界面特性的研究报道。当复合材料冷却到低温环境时，由于碳纤维与环氧树脂的热膨胀系数差异大，致使复合材料界面特性在低温环境中发生很大变化。本项目以碳纤维作为增强体，改性环氧树脂为基体材料，采用适合低温条件的纤维束横向拉伸法对碳纤维/环氧树脂复合材料在低温条件下的界面特性及破坏机制进行研究。结果显示，通过碳纤维表面氧化改性和加入碳纳米管的办法可以有效提高界面的强度，而超支化聚合物的加入则在一定程度上降低了界面性能。这些成果为提高复合材料的低温力学性能及其在低温领域成功应用奠定基础。