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碳纖維/環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料增韌改性的研究進(jìn)展（一）
碳纖維/環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)因其**度、高剛性和低密度等優(yōu)異性能，在航空航天、汽車、船舶和風(fēng)能等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。然而，環(huán)氧樹脂基體的固有脆性限制了CFRP的廣泛應(yīng)用。因此，如何提高其韌性成為研究的熱點(diǎn)。綜述了近年來碳纖維/環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料增韌改性的研究進(jìn)展，重點(diǎn)介紹了樹脂改性、界面改性及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方法，對未來研究方向進(jìn)行了展望。
幾十年來，碳纖維增強(qiáng)熱固性基復(fù)合材料因其出色的特定機(jī)械性能而被***用作航空航天、汽車和船舶工業(yè)的結(jié)構(gòu)材料。熱固性環(huán)氧樹脂具有良好的機(jī)械性能和高耐熱性等諸多優(yōu)點(diǎn)，被***用作碳纖維增強(qiáng)塑料(CFRP)的基體。然而，環(huán)氧樹脂基體由于高度交聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)而具有固有的脆性，這導(dǎo)致了較差的斷裂韌性，并限制了其在高性能要求行業(yè)的工程應(yīng)用。此外，由于單向CFRP的各向異性，較弱的平面外機(jī)械性能導(dǎo)致較低的抗沖擊。這些弱點(diǎn)可能導(dǎo)致服務(wù)期間的**終故障及其應(yīng)用的限制。良好的界面粘接可確保從基體到纖維的有效載荷傳遞，這有助于降低應(yīng)力集中并改善整體機(jī)械性能。由于靠近纖維表面的基體中相間區(qū)域的性質(zhì)與基體的性質(zhì)不同，因此增強(qiáng)復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)完整性，可以讓基體和纖維之間的應(yīng)力傳遞更好。
目前，CFRP復(fù)合材料的整體力學(xué)性能通常通過三種方法得到增強(qiáng)：基體改性、CF表面處理和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。樹脂基體改性的重點(diǎn)是通過將彈性體(橡膠)、熱塑性樹脂或剛性顆粒等高韌性物質(zhì)作為二相摻入樹脂體系中，并通過在環(huán)氧樹脂中引入“柔性分子鏈段”來增韌環(huán)氧樹脂，從而增強(qiáng)環(huán)氧樹脂的韌性。CF表面處理方法包括空氣氧化、化學(xué)接枝、物理沉積、輻照、液相氧化、表面涂層和多尺度改性。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括有交錯(cuò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和夾層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
（未完待續(xù)）
來源：紡織科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，四川大學(xué)輕工科學(xué)與工程學(xué)院，四川環(huán)龍技術(shù)織物有限公司，邁愛德編輯整理
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