石墨烯添加剂对碳纤维增强复合材料弯曲强度和层间剪切强度性能的影响

摘要整理

复合材料因其优异的比强度性能，在航空航天、汽车等制造领域得到广泛应用。然而，研究表明这类材料的主要缺陷位于纤维/基体界面处。因此，增强基体粘结性能可显著改善材料的整体性能。本研究通过层间剪切强度（ILSS）和弯曲测试，分析了石墨烯颗粒对碳纤维增强复合材料（CFRP）粘结性能的影响。制备了7种不同石墨烯含量的改性环氧树脂，采用纤维体积分数可控、孔隙率低的工艺制造CFRP层板。通过短梁剪切和弯曲测试，对比了石墨烯对不同层板力学性能的影响。研究结果表明：0.25 wt.%的石墨烯填料使弯曲强度提高5%，而较高浓度（2和3 wt.%）使弯曲强度降低约7%。在层间剪切强度方面，低浓度样品（0.25和0.5 wt.%）表现出明显增长，而3 wt.%石墨烯则使ILSS略有下降。研究表明存在最优的石墨烯掺杂浓度，过量添加会导致性能衰减，可能与石墨烯在基体中的分散性和团聚行为有关。

相关论文