近日，江南大學(xué)紡織科學(xué)與工程學(xué)院/針織技術(shù)教育部工程研究中心馬丕波教授課題組成功高品質(zhì)編織出碳纖維針織物，通過界面調(diào)控技術(shù)實(shí)現(xiàn)了連續(xù)碳纖維無損高品質(zhì)成圈編織，相關(guān)成果以“Synergistically enhancing weavability and interface behavior by applying PDMS/MXene on carbon fiber surface through ultrasound assistance”為論文標(biāo)題在線發(fā)表在復(fù)合材料領(lǐng)域頂級(jí)期刊《Composites Part B: Engineering》。江南大學(xué)針織中心2021級(jí)博士研究生孫昭玲為論文第一作者；江南大學(xué)針織中心馬丕波教授和董智佳副教授為論文共同通訊作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（52373058, 11972172）、中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)（JUSRP62005）、江蘇省研究生科研與實(shí)踐創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目（KYCX23_2482）資助。全文鏈接為：https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2023.111071
文章概述
碳纖維復(fù)合材料作為國(guó)家重要基礎(chǔ)及戰(zhàn)略材料，在航空航天、國(guó)防軍工、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。其中碳纖維針織結(jié)構(gòu)織物由于具有良好的能量吸收性和復(fù)雜結(jié)構(gòu)件一體成形性，在航天飛行器的喉襯、噴管等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部位制備具有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。但由于碳纖維脆性大、表面惰性強(qiáng)，并且針織成圈過程復(fù)雜，其織造斷絲率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)編織與機(jī)織，這極大制約了碳纖維針織結(jié)構(gòu)件的高品質(zhì)制備，嚴(yán)重限制了該類材料在復(fù)合材料領(lǐng)域的應(yīng)用。
本項(xiàng)工作，研究人員提出通過超聲輔助技術(shù)對(duì)碳纖維表面賦予柔性涂層（PDMS）以及納米粒子(MXene)，實(shí)現(xiàn)碳纖維無損編織與界面增強(qiáng)多目標(biāo)協(xié)同優(yōu)化改性。研究表明，PDMS有效抑制了碳纖維脆性斷裂并提高了其集束性，MXene成功調(diào)控了碳纖維與樹脂的界面性能。此外，在碳纖維表面引入柔性界面層可以緩解界面應(yīng)力，提高復(fù)合材料斷裂韌性。這一重大突破克服了碳纖維脆性大、易斷絲、難織造等問題，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)碳纖維界面調(diào)控與復(fù)雜曲率針織預(yù)制件無損高品質(zhì)成圈編織，同時(shí)也為其他脆性纖維無損織造提供了有益的參考價(jià)值。
圖文導(dǎo)讀
圖1 碳纖維表面改性流程圖
圖2 碳纖維耐磨測(cè)試結(jié)果與針織物外觀形貌