石墨烯改性碳-碳復(fù)合材料界面性能表征及其機理研究.pdf

1、碳/碳復(fù)合材料是一種由碳纖維為增強體碳為基體所組成的復(fù)合材料，是一種多相碳素體。因其在高溫下具有優(yōu)異的機械性能常用于航空航天設(shè)備及飛機零部件中。碳/碳復(fù)合材料的宏觀性能依賴于對碳纖維、基體前驅(qū)體的選擇以及其制備過程和微觀結(jié)構(gòu)。已經(jīng)有研究表明碳/碳復(fù)合材料良好的機械性能極大地依賴于纖維/基體界面的負載能力。碳/碳復(fù)合材料的界面結(jié)合強度太弱會影響復(fù)合材料的力學(xué)強度，而太強的界面結(jié)合力可能誘發(fā)熱處理過程中對碳纖維的損傷以及材料的脆性斷裂行為。

2、因此對碳/碳復(fù)合材料界面改性及其機理研究勢在必行。
　　本課題采用不同濃度(0.01，0.05，0.1，0.5mg/ml)的石墨烯溶液涂層改性預(yù)制體，將預(yù)制體經(jīng)瀝青液相浸漬后碳化-石墨化制成碳/碳復(fù)合材料。經(jīng)過XRD檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過石墨烯改性的碳/碳復(fù)合材料的石墨化度隨石墨烯含量的增加而不斷上升，最大達到90.56％。由此可見石墨烯的存在可以有利于碳/碳復(fù)合材料中基體的石墨片層規(guī)則取向。通過對改性碳/碳復(fù)合材料彎曲性能測試結(jié)果研

3、究發(fā)現(xiàn)，0.05mg/ml涂層改性的碳/碳復(fù)合材料彎曲強度提高最多，大約提高了25.5％。通過纖維束頂出測試發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過石墨烯改性的碳/碳復(fù)合材料纖維束/基體界面剪切強度提高了19.1％。但是隨著涂層濃度的增加改性效果越來越弱，直至濃度達到0.5mg/ml時界面最大載荷力值與0.1mg/ml改性樣品相比反而有所減弱。
　　本課題通過對改性前后的碳/碳復(fù)合材料進行界面性能和宏觀性能表征，建立涂層中石墨烯含量和性能之間的關(guān)系；針對已制備