50多年来，碳纤维增强聚合物复合材料（CFRP）因其轻量化、高力学强度等特性已经被广泛应用于航空航天、汽车、铁路运输、海洋和风能等领域。强韧平衡的CFRP已被证实有利于延长其服役寿命。除了设计高强韧的树脂基体外，碳纤维和树脂基体之间的强韧界面设计往往被忽略。由于跷跷板效应，同时提高强度和韧性一直是一项挑战。针对该问题，该团队在前期开展了大量新型强韧界面相的构筑工作，，并建立了特色的界面相结构微观表征技术，如界面粘附力微观测量技术（Chemical Engineering Journal, 2020, 388: 124255；Advanced Composites and Hybrid Materials, 2024, 7(2): 72）、纳米红外Mapping（Composites Science and Technology, 2018, 163: 26–33）、拉曼Mapping（ACS Appl. Mater. Interfaces, 2021, 13, 55633−55647）、界面相聚组分分布分子模拟技术（Composites Part B 2023, 257, 110674），实现了界面强度和韧性的同步提升。
图1 蜘蛛丝启发的高氢键密度界面相构建过程
图2 不同支化度超支化聚酰胺胺的合成路线示意图
图3 氢键作用的种类和密度研究
图4 不同改性纤维界面粘附力测试
图5 界面强度和韧性测试及脱粘后形貌的SEM图
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2024.111476
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