【摘要】 原位测试SEM显微照片显示，缺口GNP涂层试样的拉伸载荷显示出比缺口原始试样小得多的纤维断裂。

最近对碳纤维-环氧树脂复合材料的一些研究表明，在环氧树脂中，纤维附近有一个富含碳的区域，由于其独特的性质，可以称为界面。然而，这种界面的性质和厚度对机械加载过程中变形的影响尚未明确显示[1]。多项研究表明，石墨烯纳米片的加入可以显著影响界面的尺寸和性能，从而改善碳纤维基复合材料的拉伸和弯曲响应。然而，GNP对复合材料横向载荷的影响尚不清楚，目前的研究也发现了同样的影响[2]。未发现原始层压板和添加GNP的层压板的横向拉伸性能存在差异，因为失效由最弱的环氧区域控制。此外，在有和没有GNP的缺口复合材料的纵向拉伸加载过程中，原位记录了拉伸、剪切和横向应变。这表明，由GNP涂层纤维制成的复合材料能够在失效前承受更高的局部应变。在SEM内也进行了类似的纵向拉伸试验，该试验提供了确凿的证据，表明添加GNP会导致更少的纤维断裂，并在剪切下使纤维与环氧树脂的粘附力更大。在目前的研究中，GNP被喷涂到碳纤维上，随后VARTM技术被用于制备GNP/CF/环氧树脂复合材料。在使用DIC的同时，对缺口拉伸试样进行了机械测试，并在SEM内重复了拉伸测试。还对纤维横向取向的无缺口试样进行了拉伸试验。结果表明原始层压板和0.4GNP层压板的横向拉伸性能没有发现差异，因为失效发生在环氧区域。缺口GNP涂层试样在比原始试样更高的应变下表现出失效，并且失效是通过平行于轴线的裂纹发展而发生的。与无缺口试样中的横向破坏应变相比，在缺口原始试样和0.4GNP试样中都观察到较低的局部横向破坏应变，这表明试样的破坏是由剪切引起的。此外，与整体拉伸失效应变相比，缺口附近的局部轴向失效应变更高，因此怀疑缺口附近的纤维断裂。

原位测试SEM显微照片显示，缺口GNP涂层试样的拉伸载荷显示出比缺口原始试样小得多的纤维断裂。SEM显示，在添加GNP的层压板的裂纹路径中，GNP环氧树脂在纤维之间桥接，而在原始层压板中观察到纯纤维与环氧树脂分离。因此，可以得出结论，与原始层压板相比，添加GNP的层压板能够在失效前维持更高的局部应变。

[1] D.F. Adams Micromechanics analysis of the influence of the interface on the performance of polymer-matrix composites J. Reinf. Plast. Compos, 6 (1987), pp. 66-88, 10.1177/073168448700600106

[2] J.D.H. Hughes The carbon fibre / epoxy interface - a review Compos Sci. Technol., 41 (1991), pp. 13-45, 10.1016/0266-3538(91)90050-y

 

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