一、文章概述

公開了一種前所未有的MXene和sio2在碳纖維(CF)上的靜電自組裝，以增強(qiáng)碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的界面性能。帶負(fù)電荷的 MXene 通過強(qiáng)靜電相互作用錨定在陽離子化的 CF 表面，然后通過胺改性 Si O2（正電荷）的協(xié)同作用，提供具有三維結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定 MXene/Si O2 材料，該材料具有高 模量、大比表面積和高表面活性。兩種不同尺寸和形貌的納米材料的參與，協(xié)同增強(qiáng)了機(jī)械聯(lián)鎖，使得CF與樹脂之間形成了良好的化學(xué)鍵連接，能夠有效地傳遞應(yīng)力和耗散能量。此外，組裝MXene/Si O2后CF的表面能從26.67增加到48.12 m J/m2。CF/MXene/Si O2/環(huán)氧樹脂（EP）復(fù)合材料的界面剪切強(qiáng)度、層間剪切強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度與未上膠的CF/EP復(fù)合材料相比分別提高了73.2%、61.2%和39.2%。動(dòng)態(tài)力學(xué)分析 poxy (DMA) 測(cè)試表明，CF/MXene/Si O2/EP 復(fù)合材料的儲(chǔ)能模量比 CF/EP 復(fù)合材料提高了 64%，復(fù)合材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度從 147.9 提高到 151.8?℃。該協(xié)議為設(shè)計(jì)具有三維結(jié)構(gòu)的先進(jìn)CF/EP復(fù)合材料提供了一種思路。

二、圖文導(dǎo)讀

圖1、在碳纖維表面構(gòu)造MXene/ sio2三維增強(qiáng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2、(A)?未分級(jí)?CF、(B) CF/MXene?和?(C) CF/MXene/Si O2?的表面形貌。（CF、碳纖維）。

圖3、(A)不同CFs的FTIR和(B) Raman光譜，(C和D) MXene和sio2nh2的zeta光譜。

圖4、(A) CF/EP?復(fù)合材料的?IFSS；（B）未定尺寸的?CF/EP、（C）CF/MXene/EP?和（D）CF/MXene/Si O2/EP。微剝離試驗(yàn)后復(fù)合材料斷裂表面的?SEM?圖像（CF，碳纖維；IFSS，界面剪切強(qiáng)度；SEM、掃描電子顯微鏡）。?

圖5、?(A, A', A'') Unsized CF/EP, (B, B', B'') CF/MXene/EP,和?(C, C', C'') CF/MXene/Si O2/ EP復(fù)合材料斷面和橫截面的?SEM?圖像。（CF，碳纖維；SEM、掃描電子顯微鏡）。?

三、全文總結(jié)

作者成功地將MXene和sio2納米材料通過靜電自組裝在CF表面形成三維結(jié)構(gòu)，有效地改善了CF/EP復(fù)合材料的界面性能。該方法簡便、環(huán)保，為增強(qiáng)纖維與基體之間的機(jī)械聯(lián)鎖以及有效地將化學(xué)官能團(tuán)引入纖維表面提供了一種新的方法。CF/MXene/ sio2復(fù)合材料的ILSS、IFSS和抗彎強(qiáng)度分別比未施膠的CF復(fù)合材料高61.2%、73.2%和39.2%。從脫粘后的表面形貌可以看出，界面失效模式由粘著失效轉(zhuǎn)變?yōu)檎持?。通過自組裝建立了有效的界面相，為優(yōu)化CF復(fù)合材料的界面性能提供了可能的選擇。

文章鏈接：

https://doi.org/10.1002/pc.26358

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