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碳立体织物脉冲式电化学均一改性与复合材料界面性能控制

批准号50503007 学科分类高分子材料的表面与界面 ( E031403 )
项目负责人曹海琳 负责人职称教授 依托单位哈尔滨工业大学
资助金额25.00
万元
项目类别青年科学基金项目 研究期限2006 年 01 月 01 日 至
2008 年 12 月 31 日
中文主题词碳立体织物;电化学;脉冲;复合材料;界面
英文主题词

摘要

中文摘要 采用XPS、AFM、SEM、BET、Raman光谱等测试技术分析碳纤维改性前后表面精细化学结构、表面自由能、表面微观构造的变化规律,结合ECSPM对碳纤维表面电化学反应历程的实时监测研究以及碳纤维电极极化曲线和阻抗谱的分析,揭示碳纤维电化学改性机理;通过单向复合材料界面性能的表征分析,建立纤维表面性质与复合材料界面性能的映射关系,阐明碳/酚醛复合材料界面增效机制。针对碳织物独特的编织结构特点,结合碳纤维的电化学特性,建立三维织物电化学均一化改性模型,采用蒙特卡洛方法对改性效果进行模拟,实现改性效果的控制,达到可对复合材料界面性能进行设计与控制最终目的。研究织物改性前后复合材料界面微观构造、界面结合强度的变化对其宏观性能的作用规律,揭示碳立体织物/酚醛复合材料界面优化机制。建立碳织物脉冲式电化学均一化改性系统,开辟织物整体改性新思路,为最终实现高性能碳立体织物复合材料的制备和应用奠定理论基础
英文摘要
结题摘要 本项目首先研究了碳纤维表面电化学改性机理。通过碳纤维电极特性分析确定了纤维表面电化学反应种类和类型。对纤维表面化学组成进行分析确定了表面改性的氧化机制。通过SEM、AFM和XRD分析确定了纤维表面改性的刻蚀机制。研究了改性处理对复合材料界面性能的影响机制。对纤维浸润性能进行分析发现改性处理有利于浸润速度、浸润量的改善。对复合材料界面形成过程的分析阐明了纤维表面状态与界面相形成的关联。结合界面强度分析,发现表面酸性官能团含量的增加和适当的刻蚀效应有利于界面强度的提高,而过渡的刻蚀不利于界面性能的改善。 从电极过程动力学理论入手,对碳三维织物电化学改性过程进行了数值模拟,直观的描述了三维织物电化学改性过程内部极化规律,该数值模型的建立为三维织物电化学改性处理参数的优化和改性效果的预测提供了有效手段,为三维织物脉冲式电化学均一化处理提供了理论依据。对三维织物脉冲式改性处理进行了研究,发现可以实现三维织物中纤维均一化改性,复合材料整体性能得到改善。在此基础上对工程用、超厚碳纤维三维织物进行了优化处理,发现改性处理可有效的提高材料的抗拉强度、抗弯强度和裂纹形成功,有利于改善材料的耐烧蚀性能。

成果

序号 标题 类型 作者

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