石墨烯纳米片层涂覆碳织物厚度可控制备及其对碳/环氧复合材料力学性能和电磁干扰屏蔽效能的影响

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本研究采用溶液涂覆法在碳织物上接枝石墨烯纳米片层（GNPs），通过控制涂覆厚度（10、20、30 µm）制备GNPs/碳织物增强环氧复合材料，系统研究了GNPs涂覆厚度对复合材料力学性能、断裂行为、热力学性能和电磁干扰（EMI）屏蔽效能的影响。结果表明：20 µm涂覆厚度时复合材料性能最优，拉伸强度和层间剪切强度分别提高32%和26%；储存模量和玻璃化转变温度（Tg）分别增加18.6%和13.6%。分层韧性测试表明，当GNPs涂覆厚度达到20 µm时，纤维-基体界面处的不稳定裂纹扩展得到有效抑制，I型和II型断裂韧性分别提高22%和13.5%。扫描电子显微镜观察揭示了界面增韧机制。GNPs涂覆厚度超过20 µm后，拉伸和弯曲模量反而下降，这是由于过厚涂层限制了环氧树脂的纵向渗透。电磁屏蔽效能随GNPs涂覆略有提升，但较薄涂层表现出更高的屏蔽效率，主要源于表面效应的贡献。研究结果表明，在纤维增强复合材料上精准控制纳米材料涂覆厚度是实现多功能化设计的关键，可在不牺牲力学性能的前提下获得优异的综合性能。

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