通过低温等离子体增强单向碳纤维/环氧复合材料的表面激活
Carlos E Moraes1, Fillip C Alves1, Lucas C da Silva1
1School of Engineering and Sciences of Guaratinguetá (FEG), São Paulo State University (UNESP), Avenida Doutor Ariberto Pereira da Cunha, 333, Pedregulho, Guaratinguetá, SP 12516-410, Brazil.
ACS omega
|February 16, 2026
概括
等离子处理提供了一种环保的方法,通过修改表面特性来增强碳纤维增强聚合物 (CFRP) 的粘合力. 氧等离子体显著增加了表面粗度和功能组,改善了结构性结合.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 表面化学 表面化学
- 聚合物工程 聚合物工程
背景情况:
- 碳纤维增强聚合物 (CFRP) 的表面性能对于结构粘合至关重要.
- 传统的表面处理通常使用强化学品,造成环境和健康风险.
- 等离子处理为表面修饰提供了一个更绿色的替代方案.
研究的目的:
- 研究,和氧等离子体处理对CFRP复合材料的影响.
- 评估不同等离子体功率和持续时间对表面激活和特性的影响.
- 评估等离子体治疗对增强结构粘附的适用性.
主要方法:
- 单向碳纤维/环氧复合材料 (CYCOM 5320-1) 用,和氧等离子体进行处理.
- 用不同功率级别 (20和50W) 和持续时间 (600,1200,1800秒) 进行等离子体治疗.
- 表面特征包括里埃变换红外光谱 (FTIR),X射线光电子光谱 (XPS),扫描电子显微镜 (SEM) 和动态机械分析 (DMA).
主要成果:
- 等离子处理有效地清洁和消毒CFRP表面,增加粗性和可湿性.
- 阿贡血增强了现有的功能组,在低功率/短时间下,粗度增加了约17%.
- 等离子体显著增加了粗度 (~140%) 并引入了富含的组,改善了可湿性.
- 氧气等离子体产生了最显著的效果,粗度增加了约200%,并纳入了有活力的氧气组,对粘附非常有益.
结论:
- 等离子处理对于CFRP复合材料的表面激活是有效的,提供了一种环保的方法.
- 氧等离子体在增强表面粗性和功能化方面表现出卓越的性能,以改善结构粘合.
- 该研究提供了详细的洞察力,用于优化复合材料粘附的等离子体诱导的表面修饰机制.
