Carbon fiber reinforced composite materials because of their excellent performance has been widely used in aerospace, national defense and civil industry. The interface performance is one of the key factors influencing the performances of composite materials. In the early stage of the work, we found that the growth of carbon nanotubes on carbon fiber surface can significantly improve the mechanical properties of composite materials, but the growth process and control method is complex, so we consider based on the electrostatic and hydrogen bond self-assembly of diazo resin, rapid prepared CF-CNTs multi-scale reinforcement. By FTIR, AFM, SEM, TEM, XPS and mechanical testing methods, research the controllable stereospecificity of the composite micro interface method and influence factors on the final structure and form and analysis of interface control way of modification and quick controllable CF/CNTs reinforced multi-scale grafted control mechanism. The effect of grafting on the properties of composite materials characterization and molecular model would be simulated to the interface enhancement mechanism. This project will promote the composite interface research, and provide a new method for the design of interface modification and the preparation of high performance composite materials.
碳纤维增强复合材料因其优异的性能被广泛的应用于航天航空、国防军工与民用行业中,而界面性能是影响复合材料性能的关键因素之一。在前期工作中,我们发现在碳纤维表面生长碳纳米管可以明显的提高复合材料的力学性能,但是生长工艺和控制方法较复杂,生长周期长,因此我们考虑基于重氮树脂的静电和氢键自组装快速制备定向可控CF-CNTs多尺度增强体,通过FTIR、AFM、SEM、TEM、XPS及力学测试等手段,研究复合材料微界面相区的可控定向性方法及各个影响因素对最终接枝结构和形态的影响,分析界面可控的改性方式及快速可控CF/CNTs多尺度增强体接枝控制机制;确立界面结构与复合材料的性能关系;通过对复合材料性能的表征和分子模型的建立模拟碳纤维复合材料的界面增强机理。该项目的研究将为设计快速可控的界面改性和高性能复合材料的制备提供新依据。
本项目分别采用了CVD法、重氮树脂的静电和氢键自组装和电化学沉积法制备了CF-CNTs多尺度增强体,通过FTIR、AFM、SEM、TEM、XPS及力学测试等手段,研究了复合材料微界面相区的可控定向性方法及各个影响因素对最终接枝结构和形态的影响,分析了界面可控的改性方式及快速可控CF/CNTs多尺度增强体接枝控制机制;确立l了界面结构与复合材料的性能关系,复合材料层间剪切强度分别提高了26%;通过对复合材料性能的表征和分子模型的建立模拟碳纤维复合材料的界面增强机理。该项目的研究将为设计快速可控的界面改性和高性能复合材料的制备提供新依据。另外通过本项目资助,还研究了电化学沉积法在碳纤维表面沉积氧化石墨烯纳米结构,并研究了碳纤维电极对生物小分子检测和环境监测中的应用。本项目研究成果发表了SCI论文8篇,申请国家发明专利1项。培养本科生3名和研究生2名。
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数据更新时间:2023-05-31
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