天然纤维增强复合材料的界面力学研究及优化设计

由于以天然纤维作为增强材料的树脂基复合材料具有独特的优越性，因此正日益引起材料科学家和工程师们的广泛关注。然而，天然纤维与高分子树脂基体间较弱的界面结合以及较高的吸水特性，严重制约了该类材料的大规模应用。本项目以剑麻纤维增强复合材料为研究对象，通过对剑麻纤维进行表面改性，实现对天然纤维与树脂基体间的界面结合和耐水性能的改进。本研究将采用多尺度的复合材料力学方法和概率断裂力学的概念，针对天然纤维的特有结构（传统研究方法多不考虑这一特点），提出适合于天然纤维增强复合材料的界面研究方法。并在此研究的基础上，通过微观实验手段揭示剑麻纤维增强复合材料的界面粘结机理，并对其进行量化。最后，通过测量不同工艺条件下，湿度环境对天然纤维增强复合材料界面性能的影响，揭示界面性能与材料吸湿性能的关系，进而结合宏观力学性能的研究，实现对天然纤维增强复合材料界面性能和吸湿性能的改进，提出界面优化设计的依据。