多壁碳纳米管/单向碳纤维增强环氧树脂混杂纳米复合材料的纵横向力学性能研究

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单向碳纤维增强环氧树脂（UCFRE）存在横向力学性能和层间性能较弱的问题。本研究系统调查了不同含量多壁碳纳米管（MWCNT）（0.1、0.3和0.5 phr，分别对应0.09、0.27和0.46 wt%）对UCFRE横向拉伸性能、弯曲强度、纵横向断裂韧性、层间剪切强度和搭接剪切强度的影响。采用双氰胺作为环氧树脂的热固化剂，通过超声分散MWCNT，并用扫描电子显微镜（SEM）观察其分散状态。利用差示扫描量热法评估环氧树脂及其纳米复合材料的固化行为。结果表明：添加0.1 phr MWCNT时，横向拉伸强度、模量和断裂应变分别提高28.5%、25%和14%；不同含量MWCNT对UCFRE纵向弯曲性能基本无影响，但0.1 phr MWCNT使纵向弯曲强度提高5%；在0.3 phr MWCNT时，纵横向断裂韧性分别提高39%和9%；层间剪切强度和搭接剪切强度在0.3 phr MWCNT时分别提高8%和5%。SEM观察表明，这些性能提升源于纤维与基体的良好粘结、MWCNT的机械锁定和增韧作用。

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