碳纖維復(fù)合材料因其高比強度、高比模量的特點,逐漸代替了傳統(tǒng)的金屬材料,成為了低溫貯箱的首選材料。在液氧和液氫等超低溫環(huán)境下,碳纖維復(fù)合材料處于深冷區(qū),由于碳纖維與樹脂基體的熱膨脹系數(shù)存在較大差異,溫度載荷作用下易在界面處形成微裂紋,造成界面脫粘,多個界面脫粘貫通在一起形成滲漏通道,導(dǎo)致復(fù)合材料低溫貯箱失效。因此,本文重點研究如何解決超低溫環(huán)境下,復(fù)合材料界面形成微裂紋導(dǎo)致界面脫粘,形成滲漏通道的問題。本文首先對復(fù)合材料界面進(jìn)行設(shè)計,將具有優(yōu)異性能的碳納米材料（氧化石墨烯）和納米粘土（凹凸棒土）通過化學(xué)接枝法接枝至T300碳纖維表面,制備出凹凸棒土-氧化石墨烯/碳纖維微納分級結(jié)構(gòu)（CF-GO-ATP）,其中,橫向尺寸是微米級的氧化石墨烯接枝在碳纖維表面形成微米結(jié)構(gòu),尺度較小的納米級凹凸棒土接枝在氧化石墨烯片層上形成微納結(jié)構(gòu)。采用掃描電鏡（SEM）和X射線光電子能譜（XPS）等表征方法證明了氧化石墨烯和凹凸棒土通過化學(xué)鍵接枝在碳纖維表面。通過動態(tài)接觸角測量儀測量了CF-GO-ATP與去離子水和乙二醇的動態(tài)接觸角,并計算其表面能,計算結(jié)果表明其表面能相比于碳纖維原絲（CF）提升了65.6%。... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

(a)界面脫粘圖；(b)界面脫粘形成滲漏通道針對復(fù)合材料低溫貯箱滲漏失效這一問題，本文通過化學(xué)接枝法將氧化石

使得石墨片層生成大量的含氧氧化石墨烯氧化程度高，但是采用強氧化生 NO2、ClO2等有害氣體。相比于前兩種時較短，安全性高，采用高錳酸鉀和濃硫和羧基的含量更大。硝酸鈉的加入被認(rèn)為現(xiàn)硝酸的加入對氧化程度的影響微乎其微基礎(chǔ)上，對其進(jìn)行了改進(jìn)，其中濃硫酸和含量，除去了硝酸鈉，這種改進(jìn)的 Hum氧化石墨烯的含氧量增加，結(jié)構(gòu)更加規(guī)整產(chǎn)生，還原后的氧化石墨烯具有更加優(yōu)的結(jié)構(gòu)及性能制備過程中，原始石墨的類型、氧化劑類會影響最終氧化石墨烯的片層厚度、片的結(jié)構(gòu)難以得到精確的定義，常見的有大模型。目前氧化石墨烯往往被認(rèn)為是二基、羥基、環(huán)氧基等含氧基團[14]，如圖

圖 1-3 制備碳納米管/氧化石墨烯復(fù)合物示意圖[15]棒土表面處理研究現(xiàn)狀棒土的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用土(ATP)是天然的一維納米材料，其結(jié)構(gòu)最早由 Brad研究者們數(shù)十年的研究和修正，目前凹凸棒土被比較g，Al，F(xiàn)e)5Si8O20(OH)2(OH)4] 4H2O，其晶體結(jié)構(gòu)示凹凸棒土顯微結(jié)構(gòu)的分析，發(fā)現(xiàn)其棒晶尺度主要分為棒狀單晶體；其次是由棒狀單晶體平行聚集而成的棒成聚集體。凹凸棒土自身具有獨特的疏松多孔結(jié)構(gòu)，作被廣泛應(yīng)用在環(huán)境、醫(yī)藥、催化等領(lǐng)域。此外，凹凸棒能和力學(xué)性能，在樹脂基納米復(fù)合材料領(lǐng)域有巨大的

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]熱循環(huán)對碳纖維/雙馬來酰亞胺復(fù)合材料的影響[J]. 楊白鳳,岳珠峰,耿小亮,王佩艷.  實驗力學(xué). 2018(01)
[2]超低溫對T700碳纖維/環(huán)氧復(fù)合材料彎曲性能的影響[J]. 劉新,許喬奇,武湛君,劉世祥,何輝永.  宇航學(xué)報. 2016(05)
[3]大型運載火箭低溫復(fù)合材料貯箱設(shè)計研究進(jìn)展[J]. 黃誠,雷勇軍.  宇航材料工藝. 2015(02)
[4]碳纖維及其復(fù)合材料性能測試方法和評價指標(biāo)[J]. 周嫄娜,李煒.  高科技纖維與應(yīng)用. 2014(06)
[5]Determination of thermal expansion coefficients for unidirectional fiber-reinforced composites[J]. Ran Zhiguo,Yan Ying,Li Jianfeng,Qi Zhongxing,Yang Lei.  Chinese Journal of Aeronautics. 2014(05)
[6]碳纖維/TDE85環(huán)氧樹脂復(fù)合材料界面性能的研究[J]. 張琳,鄭莉,遲波.  玻璃鋼/復(fù)合材料. 2013(03)
[7]Hummers法合成石墨烯的關(guān)鍵工藝及反應(yīng)機理[J]. 任小孟,王源升,何特.  材料工程. 2013(01)
[8]凹凸棒土/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料力學(xué)性能的研究[J]. 王玉美,李拯,矯維成,王榮國.  玻璃鋼/復(fù)合材料. 2012(S1)
[9]熱循環(huán)作用下單向炭纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的熱應(yīng)力[J]. 高禹,代小杰,董尚利,陸春,包建文.  高分子材料科學(xué)與工程. 2012(09)
[10]氧化石墨烯接枝碳纖維新型增強體的制備與表征[J]. 劉秀影,宋英,李存梅,王福平.  無機化學(xué)學(xué)報. 2011(11)

博士論文
[1]碳納米管改性多尺度復(fù)合材料化學(xué)/電泳法制備及性能研究[D]. 李玉鑫.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[2]復(fù)合材料增強體的跨尺度設(shè)計及其界面增強機制研究[D]. 彭慶宇.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014



本文編號：3212510