碳纳米管Buckypaper夹层增强碳纤维增强复合材料层间断裂韧性研究

摘要整理

本研究通过在碳纤维增强复合材料（CFRP）中夹层碳纳米管（CNT）Buckypaper薄膜，以提高其层间断裂韧性。由于层间夹层可能导致面内力学性能下降，研究首先测定了面内剪切模量和剪切强度。采用双悬臂梁（DCB）试验和端部缺口弯曲（ENF）试验分别评估第Ⅰ型和第Ⅱ型分层的层间断裂韧性。结果表明，CNT Buckypaper夹层对CFRP的面内剪切模量无显著影响，剪切强度仅下降4%。与此同时，CFRP的层间断裂韧性显著提高，其中第Ⅱ型层间断裂韧性提高45.9%。通过光学显微镜观察了有无Buckypaper夹层试样的截面微观结构，采用扫描电子显微镜（SEM）观察DCB和ENF试验后的断裂面，以阐明Buckypaper夹层CFRP的增韧机制。研究结果表明，CNT Buckypaper夹层可在保持面内性能基本不变的前提下，显著改善CFRP的层间性能，特别是层间剪切韧性，具有重要的工程应用价值。

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