磁场作用下氧化石墨烯包覆羟基氧化铁增强碳纤维/环氧树脂复合材料的层间断裂韧性

• 作者: 陈官 马传国 付泽浩 王静 王亚珍
• 来源期刊: 航空材料学报
• 关键词: 环氧树脂 碳纤维 层间韧性 氧化石墨烯 羟基氧化铁
• 年，卷（期）: 2022,（3）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 89-96
• 页数: 7页
• 分类号: Q323.5
• 语种: 中文
• DOI: 10.11868/j.issn.1005-5053.2021.000152

摘要

为有效提高碳纤维/环氧树脂（CF/EP）复合材料层合板的层间断裂韧性，采用静电自组装技术制备了一种由氧化石墨烯包覆针状羟基氧化铁而成的纳米复合粒子（GO@FeOOH），分散在EP基体中并借助磁场诱导以提高增韧效果。通过双悬臂梁实验（DCB）测试GO@FeOOH/CF/EP层合板的Ⅰ型层间断裂韧性（GⅠC），重点考察复合粒子和磁场诱导对GⅠC的影响。结果表明： 质量分数0.5%的GO@FeOOH即可显著增强CF/EP复合材料的层间断裂韧性，GO@FeOOH/CF/EP的初始裂纹GⅠC（0.53 kJ·m–2）和裂纹扩展GⅠC（0.71 kJ·m–2）较CF/EP分别提高了34.2%和44.9%；另一方面，磁场诱导使GO@FeOOH沿着磁场方向发生了取向，进一步显著提高了增韧效果，初始裂纹GⅠC和裂纹扩展GⅠC较CF/EP分别提高了112.6%和93.9%；该复合材料的层间增韧机理主要包括粒子的拔断与脱粘以及基体的局部塑性形变，磁场诱导后，粒子的拔断成为主导的增韧机理。