复合材料学报

作者：朱再斌, 凌辉, 杨小平, 李刚, 王超,

关键词：碳纳米管膜, 碳纤维增强树脂基复合材料, 层间增强, 层间增刚, 纵向压缩强度, 面内导热性能,

近年来结构功能一体化碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)受到广泛关注，而高强、高模和高导热的碳纳米管膜的层间增强增刚技术为此提供了新思路。本文基于原始的碳纳米管膜(P-CNTF)，采用湿拉伸法和环氧化反应制备了取向、环氧化和取向-环氧化碳纳米管膜(S-CNTF、E-CNTF和S-E-CNTF)，分别用于层间增强增刚CFRP (分别记作CFRP/S-CNTF、CFRP/E-CNTF和CFRP/S-E-CNTF)，分析了碳纳米管膜的物化特性和拉伸性能，并结合Jumahat的联合预测模型和实验验证研究了碳纳米管膜对CFRP的纵向压缩强度和失效机制的影响，同时探讨了CFRP的面内导热性能及其导热机制。结果表明：相较P-CNTF，S-E-CNTF膜内碳管呈现高度取向的集束状态，表面化学活性明显增强，使其拉伸强度和模量分别提高到116 MPa和6.3 GPa。对比于CFRP，CFRP/S-E-CNTF的面内剪切模量和层间剪切强度分别提高了28.3%和34.2%，表明S-E-CNTF能有效增强CFRP抵抗剪切变形和裂纹扩展的能力；模型预测表明CFRP/S-E-CNTF的理论弹性压缩应力和塑性压缩应力分别提高了30.7%和32.3%，并且与实验结果吻合较好；同时基于S-E-CNTF在CFRP层间区域构建的三维导热网络，CFRP/S-E-CNTF的面内导热系数提高到了7.8 W/(m·K)。

来源：2024年第3期

《复合材料学报》期刊编辑部

查看复合材料学报杂志2024年第3期