碳纤维增强环氧树脂基复合材料因其高比强度、高比模量、耐腐蚀性以及实现结构和功能一体化等优点而成为了重要的战略材料，被广泛应用于运动器材、轨道交通、航空航天等民用和军工领域。界面相是碳纤维增强体与树脂基体之间的过渡区域，良好的界面结合可以保证复合材料优异性能的有效发挥，然而碳纤维的原始表面极性较低，难以形成牢固的界面粘附，影响了复合材料的宏观强度。针对上述问题，北京化工大学材料学院贾晓龙教授、杨小平教授团队不仅长期聚焦于复合材料的界面结构，提出了多种界面改性手段（Advanced Composites and Hybrid Materials, 2024, 7(2): 72; Composites Part B: Engineering, 2024, 280: 111476; Applied Surface Science, 2022, 578(15): 151967），有效改善了复合材料的界面结合和整体强度，还致力于开发新型表征方法（Composites Part B: Engineering, 2023, 264: 110936; ACS Applied Materials & Interfaces, 2021, 13(46): 55633–55647; Chemical Engineering Journal, 2020, 388: 124255），推动了复合材料的界面评价体系的建设。
图1 上浆剂在碳纤维表面结合机制及其在界面形成过程中的演变过程
图2 上浆剂的化学锚定对碳纤维表面特性及其与环氧树脂间界面性能的影响
图3 界面强度随上浆剂化学锚定含量的变化
图4 上浆剂的物理吸附通过扩散机制对界面梯度的影响
图5 复合材料界面相梯度对碳纤维/环氧树脂界面强度的影响
图6 通过控制上浆剂化学锚定-物理吸附比例优化碳纤维/环氧树脂的浸润效果
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2024.111825
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