复合材料学报

作者：张静静, 梁森, 汤超,

关键词：碳纤维改性, 微波辐射, 电子束固化, 树脂基复合材料, 界面, 分子动力学,

电子束原位固化迎合“双碳”战略下碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)低成本控形控性的一体化制造需求，但却因固化构件界面质量差而尚未迈向工业化。本文围绕电子束固化CFRP弱界面的高效、高工业可行性强化技术，探索了微波短时辐射改性碳纤维改善界面的机制及工艺，阐明了碳纤维表面物理形貌、粗糙度及化学成分在不同微波辐射工艺参数下的演变规律：碳纤维表面的粗糙度和表面积，由未改性时的4.41 nm和7.5 nm²最高提高至微波辐射180 s后的21.7 nm和26.4 nm²；O/C原子比也由未改性时的0.2578最高增至辐射180 s时的0.3278。进一步地，构建了界面分子动力学模型，从分子层面细化并深化了羧基及羟基强化界面的本质，及其对界面结构及界面能的影响。界面剪切强度测试结果表明，在微波辐射(90 s)的物理及化学改性双重作用下，碳纤维/树脂界面获得了20.47%的提高。该研究为高性能电子束固化CFRP的绿色成型制造提供基础与支撑，具有重要的科学意义。

来源：2023年第7期

《复合材料学报》期刊编辑部

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