碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRPs)界面性能差，限制了其在航空航天領(lǐng)域的重要應(yīng)用。針對(duì)這一缺點(diǎn)，制備了磁性氧化石墨烯(MGO)，并將其封裝在碳纖維表面，以改善CFRPs的界面性能。在MGO上Fe
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4的存在降低了氧化石墨烯的團(tuán)聚，使MGO能夠在磁場(chǎng)中保持良好分散性的同時(shí)快速可控地施膠。結(jié)果表明MGO處理后CFRPs的層間剪切強(qiáng)度、界面剪切強(qiáng)度和橫向纖維束拉伸強(qiáng)度分別比未處理的提高了56.04%、46.73%和82.00%。同時(shí)，經(jīng)MGO處理的CFRPs在X-波段的電磁干擾(EMI)屏蔽效果高達(dá)46.33 dB。這項(xiàng)工作為結(jié)構(gòu)-功能集成CFRPs的制備提供了見(jiàn)解，在航天、航空、汽車(chē)等領(lǐng)域顯示了潛在的應(yīng)用前景。
圖1. 使用MGO實(shí)現(xiàn)CFs功能化示意圖。
圖2. (a) MGO模型示意圖;(b) GO、Fe
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4和MGO的SEM圖像;(c) GO、Fe
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4和MGO的HRTEM圖像;(d) GO、Fe
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4和MGO的表面能;(e) GO、Fe
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4、MGO的XRD譜圖;(f) GO、Fe
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4和MGO的FTIR光譜;(g) Fe
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4和MGO的磁化滯回曲線(插圖為外部磁場(chǎng)作用下MGO與水溶液分離的照片)。
圖3. (a) DCF和CF/MGO的SEM圖像;(b) CF/MGO的映射圖像;(c) DCF和CF/MGO的EDS圖;(d) DCF和CF/MGO的AFM圖像;(e) DCF和CF/MGO的BET比表面積;(f) DCF和CF/MGO的表面能。
圖4. CFRPs的界面性能:(a) ILSS，(b)IFSS，(c)TFB;(d) CFRPs脫粘后的斷面形貌;(e)CFs脫粘后的斷面形貌;(f)脫粘機(jī)理示意圖。
圖5. (a)CFRPs在X-波段的SET、SEA和SER平均值; CFPRs在X-波段的(b)EMI SET;(c)EMI SEA;(d)EMI SER。
相關(guān)研究成果由四川大學(xué)高分子研究所高分子材料工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室Baowei Qiu等人于2022年發(fā)表在Composites Part A(https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2022.106811)上。原文：Magnetic graphene oxide/carbon fiber composites with improved interfacial properties and electromagnetic interference shielding performance。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
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