通过核心外微囊构建机色光介面:CFRP复合材料的接口增强和损坏自我报告的途径
Siyun Liang1, Yuhang Sun1, Peiwen Yang1
1State Key Laboratory of Organic-Inorganic Composites, Beijing University of Chemical Technology, Beijing, 100029, China.
Macromolecular rapid communications
|August 31, 2024
概括
新的perylenediimide-chitosan/γ-poly (谷氨酸) 微囊增强了碳纤维/环氧复合材料的性能. 这些微囊提高了接口强度,并通过光使损伤自我报告.
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/环氧 (CF/EP) 复合材料在航空航天和汽车行业至关重要.
- 改善CF/EP复合材料的界面特性和损伤检测仍然是一个重大挑战.
- 目前用于评估复合材料完整性的方法往往缺乏实时,现场损坏报告能力.
研究的目的:
- 设计和合成新的perylenediimide-chitosan/γ-poly (谷氨酸) (PDI-CS/γ-PGA) 核心外微囊.
- 用这些微囊来功能化碳纤维,以创建CF/EP复合材料中的新相间.
- 评估微囊介相对接口特性,机械强度和损伤自我报告能力的影响.
主要方法:
- 合成PDI-CS/γ-PGA核心外微囊的合成.
- 用PDI-CS/γ-PGA微囊对碳纤维进行表面修饰 (CF@PDI-CS/γ-PGA).
- 制造CF@PDI-CS/γ-PGA/环氧复合材料,并与CF-desized/EP和CF-COM/EP复合材料进行比较.
- 使用诸如横向纤维束拉力 (TFBT) 测试和微滴测试等技术进行界面性质的表征.
- 通过光检测释放的PDI进行损害自我报告的评估.
主要成果:
- 与裸体碳纤维相比,CF@PDI-CS/γ-PGA表面表现出较高的化学活性和粗度.
- CF@PDI-CS/γ-PGA复合物的TFBT强度明显高 (80.97%和31.09%) 比对照复合物.
- 在机械破裂时,PDI-CS/γ-PGA微囊显示出强烈的"启动"绿色光,表明损坏.
- 在接口解区域中成功检测出释放的PDI,证实了复合材料的损害自我报告能力.
结论:
- PDI-CS/γ-PGA微囊有效地在CF/EP复合材料中创建一个强大的介相.
- 增强的交相导致了优异的机械互锁和化学结合,提高了复合材料的强度.
- 微囊的光性质提供了一种可靠的方法,在复合材料中进行现场微观损伤自我报告.
