在碳纤维环氧复合材料中,通过电泳沉积的多尺度石墨烯氧化物/碳纳米管构建介导的界面工程

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 复合材料 复合材料 复合材料
• 纳米技术纳米技术

背景情况:

• 碳纤维增强环氧层 (CFRE) 在航空航天领域至关重要.
• 纤维和矩阵之间的接口决定了CFRE特性.
• 改进这种接口是提高复合材料性能的关键.

研究的目的:

• 使用石墨烯氧化物 (GO) 和碳纳米管 (CNT) 纳米结构开发一种简单,绿色的方法来修改CFRE.
• 为了研究2D GO和1D CNT在CF/环氧界面上的协同效应.
• 评估GO/CNT修改对CFRE机械,界面和功能性质的影响.

主要方法:

• 在碳纤维 (CF) 织物上对共价合的GO/CNT纳米结构的电泳沉积 (EPD).
• 使用SEM,拉曼,FTIR,XPS和AFM进行表征.
• 机械测试包括屈曲强度 (FS) 和间层剪切强度 (ILSS).
• 评估电磁干扰 (EMI) 屏蔽,电热加热和除冰性能.

主要成果:

• 一个0.1%重量%的GO/CNT修改导致FS增加24%,ILSS增加30%.
• 通过光谱学验证,EPD确保了统一的GO和GO/CNT沉积.
• 增强的湿透性,表面自由能量和粗性改善了接口粘附和机械互锁.
• 经过修改的CFRE显示了减少环氧链运动,改善了EMI屏蔽 (-45 dB),以及加热/脱冰的潜力.

结论:

• GO/CNT纳米构件的电泳沉积是一种提高CFRE性能的有效策略.
• GO和CNT的协同效应显著改善了机械性能和界面粘附.
• 这种多功能方法为航空航天领域及其他领域的先进CFRE应用提供了途径.