碳纤维表面物理结构对复合材料界面剪切强度的影响

碳纤维表面物理结构对复合材料界面剪切强度的影响

论文摘要

以3种典型碳纤维为研究对象,通过碳纤维断面形貌的扫描电镜分析,采用Photoshop对纤维截面特征进行有效提取并由Matlab编写程序,获得了碳纤维表面沟槽深度、宽度、个数等参数的统计信息,据此进一步计算了圆形度、沟槽深宽比、表面不规整度以及沟槽密集程度等物理量,建立了碳纤维表面物理沟槽结构的定量表征方法。在此基础上研究了原丝制备过程中的凝固环境对碳纤维表面物理结构的影响,并发现:当凝固浴温度由25℃升高至45℃时,碳纤维表面的沟槽深度及宽度均会逐渐减小,深宽比降低,沟槽形状逐渐趋于平缓,同时碳纤维的表面不规整度减小了约7.5%,而沟槽密集程度增加了约50%。采用上述具有不同表面物理结构特征的碳纤维作增强体制备复合材料,微滴脱粘测试结果表明:碳纤维复合材料的界面剪切强度(IFSS)随纤维表面的沟槽尺寸、沟槽深宽比及表面不规整度的增大而逐渐提高。

论文目录

  • 1 实验
  •   1.1 实验材料
  •     1.1.1 碳纤维的制备
  •     1.1.2 具有不同表面物理结构的碳纤维样品制备
  •   1.2 结构及性能表征
  •     1.2.1 碳纤维表面物理结构的分析
  •     1.2.2 复合材料的界面性能评价
  • 2 结果与讨论
  •   2.1 碳纤维表面物理沟槽结构的定量表征方法
  •     2.1.1 碳纤维断面形貌的扫描电镜分析
  •     2.1.2碳纤维表面沟槽结构的定量表征
  •       (1) 截面轮廓提取
  •       (2) 表面沟槽自动选取的Matlab程序编写
  •       (3) 数据处理
  •       (4) 圆形度 (Y)
  •       (5) 沟槽深宽比 (D/W)
  •       (6) 表面不规整度 (G)
  •       (7) 沟槽密集程度 (M)
  •   2.2 碳纤维表面的物理结构对复合材料界面剪切强度的影响
  •     2.2.1 碳纤维表面沟槽结构的调控
  •     2.2.2 碳纤维表面的物理沟槽结构对复合材料界面剪切强度的影响
  • 3 结论
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 何烨,肖建文,姚烛威,符应飘,徐樑华,曹维宇

    关键词: 碳纤维,表面结构,沟槽结构,界面剪切强度

    来源: 材料工程 2019年02期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅰ辑

    专业: 材料科学

    单位: 北京化工大学有机无机复合材料国家重点实验室,北京化工大学碳纤维及功能高分子教育部重点实验室,中国石油吉林石化研究院

    基金: 装备预研基金(6140922010102),装备预研教育部联合基金(BHJG2018007)

    分类号: TB33

    页码: 146-152

    总页数: 7

    文件大小: 2515K

    下载量: 460

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