● 摘要
碳纳米管纤维作为一种新型的增强材料具有广阔的应用前景,其与环氧树脂的界面性能被广泛关注。传统的微观实验方法如单丝断裂实验、微滴脱粘实验等,试样的制备过程复杂并且只能间接地反应界面传载能力。电阻法通过同时测量纤维的电阻及微机械性能,可便捷直接地反应界面的传载效率。仿照电阻法在碳纤维/环氧树脂复合材料中的应用,本文首次将电阻法用于碳纳米管纤维/环氧树脂体系内测试与分析其界面传载效率。
我们从研究碳纳米管纤维的拉伸行为入手,对比了未经处理、经乙醇处理和经环氧树脂处理的碳纳米管纤维的力学性质,发现孔隙的含量及分布对碳纳米管纤维的行为具有很大的影响。在将电阻法应用于碳纳米管纤维/环氧树脂复合材料体系之前,我们讨论了电阻法在碳纳米管纤维/环氧树脂复合材料中的适用性。这部分内容分别讨论了电阻法关系式中的比例系数K和电阻法的适用范围。经过研究,发现在碳纳米管纤维/环氧树脂复合材料5%应变之内,电阻法都适用。
在证实了电阻法的可用性后,分别测量了自行配制的三种树脂与碳纳米管纤维形成的界面的传载效率。三种复合材料体系的界面传载效率分别为:52%,45%,42%。对比分析这三种复合材料及其扫描电镜照片,结合碳纳米管纤维/环氧树脂复合材料的界面模型,发现影响碳纳米管纤维/环氧树脂界面传载效率的主要因素为复合相的结构。在本文中,复合相的结构主要与渗入碳纳米关系纤维内部的树脂的固化程度有关,固化越充分,形成的复合相越好,界面传载效率越高。
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