氧化石墨烯改性高温环氧树脂基碳纤维复合材料的热性能与力学性能

采用湿法预浸技术和模压工艺制备了氧化石墨烯(GO)改性碳纤维/环氧树脂(CF/E54-DDS)复合材料,利用差示扫描量热(DSC)分析、动态热机械分析(DMTA)、超声波C扫描等研究了GO对复合材料的热固化性能、凝胶工艺性能、动态热机械性能以及抗冲击损伤性能的影响.结果表明:GO结构中的羟基和羧基会促进改性树脂体系的固化反应,加快GO/E54-DDS的固化反应进程.在GO添加量(质量分数)小于0.5%时,GO的活性基团可增加改性树脂体系的交联密度,从而提高复合材料的玻璃化转变温度;但GO添加量大于0.8%时,会因DDS在固化网络结构中比例的大幅下降,反而降低复合材料的玻璃化转变温度.微观形貌分析显示GO/CF/E54-DDS预浸料比CF/E54-DDS预浸料表现出更好的浸润效果.CF/E54-DDS复合材料被破坏后CF表面光洁,破坏主要发生在CF与树脂基体的界面;而GO/CF/E54-DDS复合材料被破坏后,CF表面紧密黏附着GO/E54-DDS固化物,破坏主要发生在CF织物层间的GO/E54-DDS区域.冲击后压缩强度测试表明GO的存在提高了GO/CF/E54-DDS复合材料抵抗横向裂纹和纵向裂纹扩展的能力,减小了复合材料的损伤投影面积和裂纹凹坑深度,提高了冲击后压缩强度.     

磺酸基改性氧化石墨烯/环氧树脂复合材料的制备及其性能研究

以木质素磺酸钠为磺化试剂,制备磺酸基改性氧化石墨烯,然后与环氧树脂复合制备磺酸基改性氧化石墨烯/环氧树脂复合材料,实验结果表明:在环氧树脂中添加磺酸基改性氧化石墨烯进行复合,能够提高环氧树脂的热稳定性及复合材料图层的硬度和附着力,有效提升环氧树脂的防腐蚀性能.     

温度对碳纤维/环氧树脂复合材料界面性能的影响

通过束纤维抽拔方法,获得了在不同温度条件下碳纤维/环氧树脂复合材料的载荷-位移曲线.结果表明:随着温度的升高,碳纤维/环氧树脂复合材料抽拔破坏最大载荷值逐渐降低,界面黏结强度降低;碳纤维束拔出位移先增大后减小,在环氧树脂玻璃化转变温度处达到最大值;用扫描电子显微镜观察抽拔后碳纤维束表面发现,随着温度的升高,复合材料的失效模式由界面脱黏转变为基体破坏.     

碳纤维增强环氧树脂基复合材料的研究进展

碳纤维(CF)具有优异的力学性能,同时耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、抗疲劳,低热膨胀系数,导电、电磁屏蔽等综合性能优良。环氧树脂(EP)具有优良的机械性能、绝缘性能、耐腐蚀性能、黏接性能和低收缩性能。基于对碳纤维增强环氧树脂基复合材料近年来研究进展的综述,对其未来的发展方向进行了展望。     

铺层角度对碳纤维/环氧树脂基复合材料板等效刚度的影响

为了准确计算复合材料等效刚度,指导复合材料设计过程中铺层角度的选择。该文基于经典层合板理论,建立了考虑拉剪耦合效应的三维层合板等效刚度计算方法。基于该方法对碳纤维/环氧树脂基复合材料板等效刚度随铺层角的变化趋势进行了分析,结果显示:随着铺层角θ_1的增加,铺层方式为(θ_1)_(25)/(θ_2)_(25)的层合板的面内轴向刚度E_x、横向刚度E_y的变化曲线包含变化率显著不同的两个阶段;法向刚度E_z呈正弦变化趋势且当正交铺层时有最大值;面内剪切刚度G_(xy)在θ_1=45°且θ_2=135°时有最大值;面外剪切刚度G_(xz)和G_(yz)变化曲线关于θ_2=90°对称。通过比较层合板与单向板等效刚度发现,选择合适的铺层角度组合能够有效提高结构的法向刚度和面内剪切刚度。     

氧化石墨烯对镁基纳米复合材料腐蚀、力学和生物学性能的影响

本研究调查了氧化石墨烯 (GO) 对 Mg–Zn–Mn (MZM) 纳米复合材料的力学和腐蚀行为、抗菌性能和电池响应的影响。通过半粉末冶金方法制备了具有不同含量 GO（0.5wt%、1.0wt% 和 1.5wt%）的 MZM/GO 纳米复合材料。通过硬度、压缩、腐蚀、抗菌和细胞毒性测试分析了GO对MZM纳米复合材料的影响。实验结果表明,随着GO含量的增加（0.5wt%和1.5wt%）,MZM纳米复合材料的硬度值、抗压强度和抗菌性能增加,而细胞活力和成骨水平降低。添加 1.5wt% GO。此外,电化学检测结果表明,在 0.5wt% GO 中封装后 MZM 合金的腐蚀行为显着增强。总之,GO增强的 MZM 纳米复合材料可用于植入物应用,因为它们具有抗菌性能和较好的力学性能。     

矿粉对环氧树脂基混凝土修补材料性能的影响

用矿粉对环氧树脂基混凝土修补材料进行改性,测试改性修补材料的力学性能和耐久性.结果表明:当矿粉完全替代水泥时,修补材料的抗折强度超过12.5 MPa,抗压强度为65.6 MPa.矿粉-环氧树脂基混凝土修补材料的耐久性优良,矿粉替代100%水泥的修补材料在质量分数3%NaCl溶液中侵蚀365 d后的抗压强度保持率为95.7%,在3%MgSO4溶液中侵蚀365 d后的抗压强度保持率为98.4%.经50次冻融循环后,试样C0S50~C50S0的抗压强度保持率均约为100%,200次冻融循环后,抗压强度保持率高于95%.     

微/纳米无机颗粒对聚氨酯-环氧树脂基复合材料性能的影响

通过机械搅拌混合法制备了微/纳米无机颗粒改性的聚氨酯-环氧树脂复合材料,研究了颗粒组成和含量对复合材料力学和热稳定性的影响,进而探讨了所得复合材料的强韧化机理.结果表明:相比微米颗粒,纳米颗粒的加入能显著提高复合材料的层间剪切强度和拉伸强度,降低层间剪切模量,同时改变材料的断裂方式.当纳米SiC颗粒的添加量(质量分数)为2%时,所得复合材料的层间剪切强度和拉伸强度分别为44.7 MPa和56.56MPa,相比添加前提高约88%和74%,所得复合材料不同失重率下对应的温度较添加前提高了4~8℃.纳米颗粒弥散强化和钝化银纹扩展是复合材料主要的强韧化机理.     

氧化石墨烯/聚乙烯醇复合材料的制备及其阻隔性能

以层状石墨为原料制备了氧化石墨烯(GO),将其引入到聚乙烯醇(PVA)基体中,得到GO/PVA复合材料。借助X射线衍射分析和差示扫描量热分析表征了复合材料的结晶性能,使用气体渗透测试仪分析了复合材料的氢气阻隔性能。分析结果表明:当GO质量分数低于0.5%时,片层结构的GO导致PVA的结晶度增加;当GO质量分数大于0.5%时,PVA的结晶度降低。复合材料的氢气阻隔性能受到GO添加量和PVA结晶度的协同影响。     

氧化石墨烯/聚苯胺复合材料的超级电容性能研究

文章以氧化石墨烯(GO)与苯胺单体为原料,按照GO与苯胺不同的质量比原位合成GO/聚苯胺(PANI)复合材料,经冷冻干燥后再进行热处理。将得到的样品制作成超级电容器的电极,并通过对电极进行电化学性能测试来优化GO/PANI复合材料的热处理温度和质量比,以提升其比电容。通过扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)观察GO/PANI复合材料的表面形貌,与电化学性能进行对比,以此优化实验条件,为下一步实验提供参考。     

温度和应变率对碳纤维平纹织物/环氧树脂层压复合材料压缩性能的影响

利用带有温度控制装置的分离式霍普金森杆(SHPB)测试碳纤维平纹织物/环氧树脂层压复合材料的冲击压缩性能,分析温度和应变率对碳纤维平纹织物/环氧树脂层压复合材料压缩性能的影响.结果表明:温度和应变率对碳纤维平纹织物/环氧树脂层压复合材料的面外冲击压缩模量、最大应力及破坏形态都有很大影响.随着温度的增加,纤维与树脂界面变弱,最大应力减小,压缩模量减小;随着应变率的增加,最大应力增加,压缩模量变大.通过扫描电子显微镜(SEM)观察发现,纤维与树脂界面在100℃时发生变化,有大量纤维束从经、纬纱中被拉出,导致纤维束无规则断裂.     

碳纤维/环氧树脂复合材料的应用开发新动向

本文综述了碳纤维/环氧树脂复合材料在我国各个领域中的应用现状及新动向,主要包括在风力发电、宇航材料、交通运输、建筑工程、化工防腐、体育娱乐等六个领域的应用进展。     

氧化石墨烯增强环氧树脂复合材料的制备及其力学性能研究

以天然石墨为原料,利用改进的Hummers法制备氧化石墨烯,并对其进行X-射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FT-IR）表征。之后利用一种新型的有机溶剂三缩水甘油基对氨基苯酚（TGPAP）作为相转移剂和表面活性剂,将氧化石墨烯（GO）从水溶液转移到环氧树脂基体中,去除水分,加入固化剂进而得到混合液,最后利用浇铸法得到复合材料。通过万能测试拉力机对复合材料的拉伸性能和弯曲性能进行测试,结果表明氧化石墨烯的加入能够有效增强复合材料的力学性能：在添加0.1%（质量分数）的氧化石墨烯时,复合材料拉伸强度达到最大值77.29 MPa,与不添加氧化石墨烯相比提高了26.60%;在添加1.0%的氧化石墨烯时,拉伸模量达到最大值2 451.99 MPa,与纯环氧树脂相比提高了21.69%。     

不同碳纤维增强环氧树脂复合材料导电性能研究

采用真空灌注工艺制备碳纤维复合材料,分别测试无搭接、搭接宽度100,mm、搭接200,mm碳纤维双轴向布以及30,g/m~2、50,g/m~2碳毡所制复合材料在铺层、抽真空、灌注、固化等4个不同阶段下的电阻值。结果表明,碳纤维双轴向布和碳毡所制复合材料在铺层、抽真空、灌注、固化4个阶段的电阻值均表现出先减小,后增大,再减小的趋势;碳纤维双轴向布搭接宽度越大,其电阻值越小;碳毡的克重越小,需要铺的层数越多,层与层之间接触的电阻越高,碳毡的电阻值越大。     

氧化石墨烯/铅复合材料的合成

石墨烯是最薄的二维材料,具有极大的比表面积,可以作为纳米颗粒的基底.将氧化石墨烯和金属纳米颗粒进行复合,发挥二者的协同作用,是一种拓展和增强这2种材料性能的优选方法.本文将乙酸铅引入分散在水中的氧化石墨烯体系,获得了负载铅纳米复合材料,发现在该体系中氧化石墨烯的还原性也得到了发挥.      

氧化石墨烯修饰碳纤维微电极电化学性能研究

采用电沉积方法将氧化石墨烯修饰到碳纤维电极表面,氧化石墨烯被还原从而制备石墨烯修饰的碳纤维微电极,考察多巴胺(DA)、尿酸(UA)、去甲肾上腺素(NE)以及铁氰化钾在修饰前后电极上的电化学行为.结果表明,在20 mmol/L pH值为7.4的Tris-HCl缓冲液中,氧化石墨烯经电沉积法得到的石墨烯修饰电极具有良好的稳定性和重现性,该修饰电极显著地提高了多巴胺和去甲肾上腺素的电化学响应,对DA和NE具有良好的电催化作用,在修饰电极上去甲肾上腺素和多巴胺的氧化过程受扩散控制.采用差示脉冲伏安法对NE和DA氧化峰电流与浓度的关系进行定量分析,DA氧化峰电流与浓度在1.0×10－7 ～ 1.0×10－4 mol/L范围内呈现良好的线性关系,线性回归方程为Ip＝1×10－4 C＋5×10－10,相关系数r＝0.9906;NE氧化峰电流与浓度在1.0×10－7 ～ 1.0×10－4 mol/L范围内呈现良好的线性关系,线性回归方程为Ip＝2×10－5C＋7×10－11,r＝0.9920.     

粉体石墨烯对镁基复合材料微观结构和性能的影响

采用机械合金化与电场压力激活辅助烧结工艺(field actived and pressure assited synthesis,FAPAS)相结合的方式,分别制备纯Mg和粉体石墨烯/Mg(GNPs/Mg)复合材料,探究粉体石墨烯对镁基复合材料微观结构和性能的影响。实验结果表明:C原子与Mg(100)面的Mg原子之间能形成较高的差分电荷密度和很强的杂化、共价相互作用,降低基体材料的制备缺陷,提升GNPs/Mg复合材料的界面结合强度,增加基体材料的位错密度,提高材料在变形时晶界对位错移动的阻力,降低电流通过腐蚀电池两极间的电位差,增大GNPs/Mg复合材料的电极表面发生电化学反应阻力,起到钝化复合材料表面的效果。石墨烯质量分数为0.1%时,GNPs/Mg复合材料的热导率和电导率分别提高2.3%和14.6%,硬度和强度分别提高10%和21%,耐腐蚀性能提高89.1%.随着石墨烯含量的增加,提高了复合材料界面的缺陷浓度,使复合材料的界面结合强度降低,导致GNPs/Mg复合材料的性能下降。综上所述,粉体石墨烯的最佳添加量为质量分数0.1%.     

改性氧化石墨烯/二氧化硅/环氧树脂复合涂料的制备及性能研究

采用超声搅拌法制备A-GO/SiO₂/EP复合涂料,分别对A-GO与SiO₂的适宜比例(m(A-GO)∶m(SiO₂))进行研究并进行力学性能测试,通过电化学相关试验评价A-GO/SiO₂对涂层防腐性能的影响.