碳纳来管-碳纤维多尺度增强体研究进展
郭金海
吕春祥？赵鑫田杰（1上海复合材料科技有限公司，上海201112）(2中国科学院山西煤炭化学研究所，太原030001）
居建国
文摘连续碳纤维增强树脂基复合材料在航空航天领域是一种关键的结构材料，将性能优异的纳米材料引入复合材料中将有可能提高材料的机械性能。文章介绍了化学气相沉积、化学接枝、电泳沉积等技术在制备碳纳米管-碳纤维多尺度增强体方面的研究进展，并阐述了碳纳米管的引入对复合材料界面性能的影响，提出电泳沉积作为一种经济、有效的技术而具有规模化生产的工业潜力。
关键调碳纳米管，碳纤维，复合材料，界面，强度
中图分类号：TB303，TB332
D0I:10. 3969/j. issn. 10072330. 2014. 05.002
RecentDevelopmentof CarbonNanotube-CarbonFiberMultiscaleReinforcement
JUJianguo
LUChunxiang
GUOJinhai
ZHAO Xin'
TIAN Jie'
(1Shanghai Composites Science & Technology Co, , Lid,Shanghai 201112)(2Institute of Coal and Chemistry, Chinese Academy of Sciences,Taiyuan 030001)
AbstractContinuous carbonfiber reinforced polymer composites is akey structural material in the area ofaero-aeessaaaaaeeeeaeee formance of the materials. This report introduces the recent development of fabrication method of carbon nanotube-car bon fiber multiscale reinforcement, such as chemical vapor deposition, chemical grafting and electrophoretic deposi-tion. The effect of carbon nanotube on the interface of the composites is also presented. In conclusion, electrophoretic deposition would be a cost-effective, efficient and mass productive method in the preparation of carbon nanotube-car-bon fiber multiscale reinforcement.
Key wordsCarbon nanotube, Carbon fiber, Composites, Interface, Strength
0引言
在过去的半个多世纪以来，连续碳纤维增强树脂基复合材料因其具有密度小、刚性好和强度高等特点，被广泛地应用于航空航天和油气工业等特殊领域中，而且随着碳纤维制造成本的降低以及复合材料制备技术的提升将会进一步拓宽碳纤维复合材料的应用领域，诸如风电叶片、汽车制造、体育用品、城市建筑等(1]。复合材料的性能主要由碳纤维和树脂基体本身来决定，而其中二者之间的界面粘结性能是材料综合性能的关键性因素。传统的碳纤维表面为石墨乱层结构，表面情性大，与基体的粘结强度低。因此科研工作者在碳纤维表面改性方面做了大量的工作以通过提高纤维表面能、粗糙度来增加碳纤维与树脂
收稿日期：2014-07-14
基体的粘结强度进而提高材料性能。碳纤维表面处理常见的方法主要有：气相氧化法、液相氧化法、聚合物涂层、化学气相沉积、等离子体处理、晶须生长等(2]。
碳纳米管自从在1991年被发现以来，其优异的机械性能、良好的导电性能和传热性能引起了科学界的广泛关注。其中，将碳纳米管作为一种纳米增强体添加于复合材料是其重要的一大应用领域(3)。通常来讲，制备纳米管增强复合材料主要有两种方法：分别是将碳纳米管分散于复合材料的基体当中以及直接接枝于纤维增强体表面(4-6)。对于前者而言，也是最直接方法，是通过各种手段将碳纳米管与基体树脂进行共混，随后注入纤维预制体中经固化形成复合材
作者简介：郭金海，1985年出生，博士，主要从事录纤维复合材料成型与加工。E-mail：279162687@qq.com
宇航材料工艺http://www.yhclgy.com2014年第5期万方数据
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