多壁碳纳米管与石墨烯纳米片混杂体在基体中的分散对碳纤维/环氧复合材料弯曲疲劳性能的影响

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纤维增强复合材料中混杂纳米颗粒的协同效应对疲劳性能的改善作用鲜有报道。本研究通过实验系统研究了以多壁碳纳米管和石墨烯纳米片改性基体的碳纤维增强环氧树脂层合板的单调和疲劳弯曲性能。以纳米填料比例作为实验变量，探讨其对力学性能的影响规律。采用协同指数评估混杂纳米颗粒的协同效应。研究结果表明，纳米填料比例（多壁碳纳米管：石墨烯纳米片）为9:1时，层合板的单调和疲劳强度最优。该比例下试样的单调弯曲强度和疲劳极限分别比未改性层合板提高9.3%和11.0%。纳米改性层合板的疲劳极限随静强度增加而提高。在基体中按适当比例添加混杂纳米颗粒能够抑制刚度衰减，进一步增强抗疲劳损伤能力。对疲劳试样断裂面的观察表明，碳纳米管的拔出/桥接效应和石墨烯纳米片的裂纹偏转效应是增强复合材料疲劳强度的主要增强机制。

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