等离子体处理优化石墨烯增强聚乙烯衬层与碳纤维增强复合材料的界面粘结用于储氢应用

摘要整理

随着可持续储氢解决方案需求的增加，增强聚合物衬层与碳纤维增强复合材料(CFRP)在IV型储氢罐中的界面粘结对确保罐体完整性和安全性至关重要。本研究通过等离子体处理聚乙烯(PE)和PE/石墨烯纳米片(GNP)复合材料，优化其与CFRP的粘结性能，模拟储氢罐中的衬层-CFRP界面。首先评估了等离子体处理对PE表面的影响，重点关注等离子体功率和处理时间，并表征了关键表面改性和粘结性能。随后研究了不同GNP含量的PE/GNP复合材料的等离子体处理效果，比较了未处理和等离子体处理样品的粘结效能。楔形剥离试验表明，等离子体处理显著增强了PE-CFRP粘结，最优工艺条件为510 W功率和180 s处理时间，楔形剥离强度和断裂能分别提高212%和165%。含0.75 wt% GNP的等离子体处理PE/GNP复合材料与CFRP的粘结得到显著增强，相比未处理的纯PE-CFRP样品，强度和断裂能分别提高528%和269%。这些研究结果对改善储氢罐的力学性能具有实际应用意义，有助于开发更安全高效的储氢系统，促进可持续能源的发展。

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