碳纤维/环氧树脂复合材料吸湿热老化引起的界面脱粘定量分析：纳米至微米尺度研究

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本研究采用场发射扫描电子显微镜（FESEM）和原子力显微镜（AFM）对吸湿热老化（HA）引起的界面脱粘现象进行了定量表征。分析了碳纤维/环氧树脂交叉铺层层板试样的多幅显微图像，包括未老化样品（HA/0）、老化1000 h（HA/1000）和2000 h（HA/2000）的样品。采用图像阈值处理工具对脱粘程度进行定量分析。结果表明，HA/0、HA/1000和HA/2000试样中，内层铺层的平均界面脱粘弧长分别比外层铺层长14%、17%和21%。由于外层铺层具有自由膨胀空间，其残余应力变化不如内层铺层明显。无外部载荷作用下发生的脱粘是基体和界面塑化、化学反应、粘弹性变化以及膨胀等多种因素共同作用的结果。AFM三维表面形貌分析表明，HA/0、HA/1000和HA/2000试样的峰谷距离分别为135 nm、113 nm和82 nm，呈逐步降低趋势，这是由于基体膨胀所致。该研究通过纳米至微米尺度的多维度表征，揭示了吸湿热老化对碳纤维增强复合材料界面性能的劣化机制。

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