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微纳米纤维增强碳布/聚酰亚胺树脂复合材料

碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)由于其轻质、高强和便捷的整体成型等优点被广泛应用于航空航天和交通运输等领域。在工作过程中，由于层间结合不牢固和表面耐磨性较差的问题，易导致层压复合材料提前失效。本研究提出通过对各层碳布表面添加微纳米纤维并且将碳布叠层，再通过热压固化制备成CFRP，减少材料层间缺陷，同时改善其表面结构，从而提高层压复合材料的机械性能和摩擦学性能，加长使用寿命。实验结果表明，当密度合适时，微纳米纤维可以均匀地、连续性好地填充层间树脂富集区，因此，CFRP具有最好的截面结构，可以最大限度发挥导热性能。同时，由于层间微纳米纤维的作用，复合材料可以具有最好的拉伸、冲击及剪切等力学性能，相对于原始样品都分别有显著的提高，是因为微纳米纤维在复合材料层间的树脂富集区可以形成桥联，吸收裂纹扩展中的能量，同时在材料层间破坏过程中会从基体中拔出或者发生劈裂，阻碍裂纹在层间的传播，从而提高复合材料的机械性能。此外，动摩擦系数和摩擦率与CFRP表面微纳米纤维的分布状态有关，CFRP的动摩擦系数保持在一个较高的水平，同时磨损率也有大幅下降，此时，CFRP具有很好的耐磨性。本实验为针对复合材料综合性能的提升奠定了基础。