纪朝辉
,
刘刚
,
王志平
,
赵夏智梓
,
李娜
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20150528.005
由于复合材料具有组成多元、各向异性等特点,电热载荷作用下碳纤维复合材料内部的响应行为十分复杂.为了研究碳纤维复合材料的电热响应,首先采用自制电热损伤试验平台,测试了不同电流强度下碳纤维复丝试样的表面温度分布,获得了碳纤维复丝电阻随温度的变化规律,初步揭示了碳纤维复丝具有温敏效应.然后,考察了不同电流处理条件下碳纤维复丝拉伸强度、断裂伸长率和拉伸模量的变化规律,并运用SEM和FTIR对电流处理前后材料的形貌和微观结构变化进行了分析.研究结果表明:纤维在通电过程中的产热效应促进了基体的进一步固化,同时提高了复丝界面的粘结性能;然而,当电流强度过大时,复丝的拉伸强度会因纤维本体的损伤或基体及界面层的烧蚀破坏而降低,从而降低了碳纤维复合材料的性能.
关键词:
复合材料
,
电热损伤
,
温敏效应
,
界面性能
,
拉伸性能
王志平
,
赵夏智梓
,
路鹏程
,
李娜
表面技术
doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.04.015
目的 探索用低强度电流(毫安级)处理碳纤维单丝的实验方法 ,讨论电热载荷对碳纤维表面物化性质的影响,为碳纤维复合材料电热损伤机制研究提供理论基础.方法 采用直流恒流精密电源对T300碳纤维单丝以不同强度的电流通电,利用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)测试手段分析碳纤维表面形貌和粗糙度的变化,利用X射线光电子能谱(XPS)对电热处理后的碳纤维表面的化学性质进行分析,并得出纤维表面活性的变化.结果 经过不同电流强度处理的碳纤维表面发生了明显的变化,2 mA和4 mA处理的纤维表面出现了很多裂纹,且粗糙度随着电流的升高而降低,6 mA处理的纤维表面沟壑被填充且粗糙度稍有上升;随着电流的升高,纤维表面的C含量随之升高,O含量则呈现相反趋势,C—C稍有降低,C—O键降低明显.结论 电热载荷对纤维表面的浆料有烧蚀作用,未反应的浆料残留在碳纤维表面,并且使凹槽变浅,粗糙度也有所降低;电热产生的高温反应掉了很多上浆剂成分,使更多的纤维本体裸露出来,更多的羟基转化成了羰基和羧基,而纤维表面活性则稍有增强.
关键词:
碳纤维
,
粗糙度
,
电热损伤
,
表面物化性质
