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  碳纖維增強環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料因其高比強度、高比模量、耐腐蝕性以及實現(xiàn)結(jié)構(gòu)和功能一體化等優(yōu)點而成為了重要的戰(zhàn)略材料，被廣泛應(yīng)用于運動器材、軌道交通、航空航天等民用和軍工領(lǐng)域。界面相是碳纖維增強體與樹脂基體之間的過渡區(qū)域，良好的界面結(jié)合可以保證復(fù)合材料優(yōu)異性能的有效發(fā)揮，然而碳纖維的原始表面極性較低，難以形成牢固的界面粘附，影響了復(fù)合材料的宏觀強度。針對上述問題，北京化工大學(xué)材料學(xué)院賈曉龍教授、楊小平教授團隊不僅長期聚焦于復(fù)合材料的界面結(jié)構(gòu)，提出了多種界面改性手段（Advanced Composites and Hybrid Materials, 2024, 7(2): 72; Composites Part B: Engineering, 2024, 280: 111476; Applied Surface Science, 2022, 578(15): 151967），有效改善了復(fù)合材料的界面結(jié)合和整體強度，還致力于開發(fā)新型表征方法（Composites Part B: Engineering, 2023, 264: 110936; ACS Applied Materials & Interfaces, 2021, 13(46): 55633–55647; Chemical Engineering Journal, 2020, 388: 124255），推動了復(fù)合材料的界面評價體系的建設(shè)。

圖1 上漿劑在碳纖維表面結(jié)合機制及其在界面形成過程中的演變過程

圖2 上漿劑的化學(xué)錨定對碳纖維表面特性及其與環(huán)氧樹脂間界面性能的影響

圖3 界面強度隨上漿劑化學(xué)錨定含量的變化

圖4 上漿劑的物理吸附通過擴散機制對界面梯度的影響

圖5 復(fù)合材料界面相梯度對碳纖維/環(huán)氧樹脂界面強度的影響

圖6 通過控制上漿劑化學(xué)錨定-物理吸附比例優(yōu)化碳纖維/環(huán)氧樹脂的浸潤效果

  以上研究成果以“Revisiting the sequential evolution of sizing agents in CFRP manufacturing to guide cross-scale synergistic optimization of interphase gradient and infiltration”為題，發(fā)表于Composites Part B: Engineering上。北京化工大學(xué)碩士研究生李宇辰為第一作者，北京化工大學(xué)賈曉龍教授與合肥工業(yè)大學(xué)講師還獻華為通訊作者。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2024.111825