在2019年9月2日，我校尊龙凯时与纺织工程学院副教授沈小军博士在“碳纤维/环氧复合材料的层间剪切性能方面”取得重要进展，相关成果以《极低含量的氧化短碳纤维有效提高了碳纤维织物/环氧树脂复合材料的层间剪切强度》 (Effectively enhanced interlaminar shear strength of carbon fiber fabric/epoxy composites by oxidized short carbon fibers at an extremely low content)为题，发表在国际著名期刊《Composites Science and Technology》183 (2019) 107803，该论文第一作者为我校联合培养硕士研究生聂会捷，沈小军博士为通讯作者。
图1. SCF表面的SEM图像：（a）未进行氧化处理，（b）氧化1 h，（c）氧化4 h
和（d）氧化8 h。
图2. SCF的XPS C1s光谱：（a）未经处理，（b）氧化1 h，（c）氧化4 h
和（d）氧化8h。
碳纤维增强环氧树脂(EP)复合材料因其重量轻，比强度高和模量高而被广泛用于航空航天，汽车和轮船行业等。但是，碳纤维(CF)增强的层压复合材料的机械性能具有明显的各向异性。它们的机械性能主要表现在轴向纤维方向上，而在厚度方向的机械性能则相对较低。因此，CF增强的层压复合材料经常发生因层间剪切强度(ILSS)低而引起的分层失效。这将严重影响CF增强的复合材料的承载能力和使用寿命。因此，改善CF/EP复合材料的ILSS具有重要意义。
基于这一问题，我校沈小军副教授指导研究生聂会捷提出了一种低成本、易于加工且适用于工业化生产的改善CF/EP复合材料ILSS的方法。研究人员将用乙醇和浓硝酸处理过的短碳纤维(SCF)添加到环氧基质中，以改善CF/EP复合材料的ILSS。系统地探究了SCF含量和处理（氧化）时间对CF/EP复合材料的ILSS的影响。探索了通过添加氧化的SCF增强CF/EP复合材料ILSS的主要机理。与纳米填料等相比，SCF价格低廉，并且易于分散在环氧树脂中。这种改善方法对于CF/EP复合材料在工业生产中的应用具有非常重要的现实意义。
图3. SCF含量对CF/EP复合材料ILSS的影响。
该研究成果得到了国家自然科学基金、浙江省自然科学基金和浙江省重点实验室开放基金等项目的大力资助。
