本文關鍵詞：石墨烯(碳納米管—連續(xù)碳纖維)增強環(huán)氧樹脂復合材料力學及吸波性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

正文 更多文章

石墨烯(碳納米管—連續(xù)碳纖維)增強環(huán)氧樹脂復合材料力學及吸波性能研究

字體大�。� | | 2016-02-21 16:34

 【摘要】：由于石墨烯獨特的電學、光學、力學及熱學性能,基于石墨烯的功能型與結構型納米復合材料成為了石墨烯諸多應用研究中的重要組成部分。通過對石墨烯進行改性處理,不僅可以提高其在環(huán)氧樹脂基體中的分散性,同時也有助于石墨烯與環(huán)氧樹脂基體間建立更緊密的聯(lián)結。通過多維雜化的方法,在石墨烯基復合材料中加入一維碳納米管,利用兩種不同維度納米填料間的協(xié)同效應及復合效應,能夠有效改善碳纖維增強環(huán)氧樹脂單向復合材料的綜合性能。此外,利用石墨烯的高介電損耗與羰基鐵粉的高磁導率,將二者加入到環(huán)氧樹脂基體中,有望使材料在獲得高損耗特性的同時滿足阻抗匹配設計,得到吸波性能更優(yōu)異的復合材料,滿足理想吸波材料所要求的寬頻、強吸收、薄、輕、低密度、熱穩(wěn)定性好等特點。1.采用化學氧化-熱膨脹還原-超聲剝離的方法制備了石墨烯納米片,通過調(diào)節(jié)超聲剝離時間,制備了三種不同剝離程度的石墨烯。研究了超聲剝離時間對石墨烯的最終結構形貌與力學性能的影響。結果發(fā)現(xiàn),超聲15h以后的石墨烯片層之間連結變?nèi)?得到剝離程度更高且分散性更佳的石墨烯納米片(GNS)。2.為了提高石墨烯的在環(huán)氧樹脂中的反應活性,通過氨水與雙氧水的共同作用,氨水能夠與石墨烯邊緣的羧基官能團發(fā)生親核取代反應生成-NH2基,對改性后的石墨烯(AMGNS)進行了結構形貌表征并研究了其含量對環(huán)氧樹脂力學性能、導熱性能以及吸波性能的影響。結果表明,當AMGNS含量為0.1 wt%時,AMGNS/EP納米復合材料彎曲強度與沖擊強度分別達到最大值135.58 MPa與21.02 KJ·m-2,相比EP分別提高了94.4%與34.3%。當AMGNS含量為0.5 wt%時,AMGNS/EP納米復合材料的拉伸強度以及玻璃化轉(zhuǎn)變溫度分別達到最大值67.28 MPa與141.4℃,相比純環(huán)氧樹脂分別提高了27.8%與5.74%。當AMGNS含量為1.0 wt%時,AMGNS/EP納米復合材料的熱導率達到最大值0.289 W·m-·K-1,相比EP提高了約21.9%。當AMGNS含量為3.0 wt%時,AMGNS/EP納米復合材料的最大吸收峰值可以達到-36.05 dB,對應厚度為2.4 mm,其中-10 dB的吸收頻寬為10.83-18.00 GHz。3.制備并研究了氨改性石墨烯對連續(xù)碳纖維/環(huán)氧樹脂單向復合材料(AMGNS-CF/EP)的力學性能與界面行為的影響。結果表明,當AMGNS含量為0.3 wt%時,AMGNS-CF/EP單向復合材料的彎曲強度與彎曲模量分別達到最大值1490.9 MPa與135.86 GPa,相比碳纖維增強環(huán)氧樹脂單向復合材料(CFEP)分別提高了10.4%與7.04%。當AMGNS含量為0.5wt%時,AMGNS-CF/EP單向復合材料的層間剪切強度與玻璃化轉(zhuǎn)變溫度分別達到最大值86.80 MPa與129.53℃,相比CFEP單向復合材料分別提高了8.76%與9.62%。4.為了進一步降低石墨烯在環(huán)氧樹脂基體中的團聚并提高復合材料的綜合性能,通過加入一維的碳納米管,利用協(xié)同作用與復合效應制備了氨改性石墨烯-碳納米管／環(huán)氧樹脂(AMGNS-MWCNT/EP)納米復合材料。結果表明,當AMGNS與MWCNT在環(huán)氧樹脂中各占1.0 wt%時,AMGNS-MWCNT/EP納米復合材料的拉伸強度與彎曲強度分別達到最大值63.53 MPa與108.47 MPa,相比純環(huán)氧樹脂分別提高了20.7%與55.5%。進一步研究發(fā)現(xiàn),二元填料AMGNS-MWCNT能夠大幅度提高碳纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料的彎曲性能與界面性能。當AMGNS與MWCNT在環(huán)氧樹脂中各占0.5 wt%時,AMGNS-MWCNT/CFEP單向復合材料彎曲強度、彎曲模量與層間剪切強度分別達到最大值1520.3 MPa、138.88 GPa與87.80 MPa,相比CFEP單向復合材料分別提高了12.5%、9.42%與10.1%。5.采用溶液共混法制備了石墨烯/羰基鐵粉(CIP)復合吸波材料(AMGNS-CIP/paraffin),以石蠟(paraffin)為基體,研究了氨改性石墨烯對羰基鐵粉的電磁參數(shù)的影響。結果表明,當AMGNS含量為1.0 wt%時,AMGNS-CIP/paraffin納米復合材料的最大吸收峰值為-21.7 dB,其對應厚度為4.0 mm,其中-10 dB的吸收頻寬為2.43-4.00 GHz。進一步考察了氨改性石墨烯/羰基鐵粉復合吸波材料在環(huán)氧樹脂基體(AMGNS-CIP/EP)中的吸波性能。結果表明,將導電損耗型吸波材料石墨烯與磁損耗型吸波材料羰基鐵粉制成的復合吸波材料在環(huán)氧樹脂里具有更優(yōu)秀的吸波性能。當AMGNS含量為3.0 wt%時,AMGNS-CIP/EP納米復合材料的最大吸收峰值為-36.82 dB,其對應厚度為1.9 mm,其中-10dB的吸收頻寬為11.35-17.83 GHz。

分享到：

上一篇：形狀記憶合金及其復合材料的本構關系

下一篇：SiC纖維增強TiAl基復合材料的微

  本文關鍵詞：石墨烯(碳納米管—連續(xù)碳纖維)增強環(huán)氧樹脂復合材料力學及吸波性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。