电泳沉积碳纳米管和氧化石墨烯修饰碳纤维表面的研究进展

李莉萍，吴道义，战奕凯，何 敏,2

(1. 贵州大学 材料与冶金学院，贵州 贵阳 550025； 2. 国家复合改性聚合物材料工程技术研究中心，贵州 贵阳 550014)

碳纤维具有高强度、高模量和轻质等优异性能，被广泛应用于增强基体材料[1]。碳纤维与基体之间的界面发挥纽带作用连接碳纤维和基体材料,界面结合强度直接决定了碳纤维复合材料的性能。当外界作用力施加在碳纤维复合材料时，基体材料内部的应力可分散并转移到碳纤维上，从而降低复合材料内部产生应力集中的概率。由于商业碳纤维生产工艺的影响，碳纤维原丝表面的活性碳原子和官能团的种类及数量匮乏，表现为化学惰性，导致碳纤维与基体之间难以形成共价键键合，仅依靠物理结合不能达到预期的界面结合强度，两相间易形成裂纹引发断裂。基于此，对碳纤维表面进行化学或物理修饰成为先决条件，通过修饰增加碳纤维表面的活性碳原子和官能团的种类、数量来提高碳纤维表面的化学活性，增大表面的粗糙度来促进碳纤维与基体的界面润湿性，从而提高碳纤维与基体的界面结合强度和复合材料的力学性能[2]。

纳米碳材料[3-4]是指分散相尺度至少有一维小于100 nm的碳材料，由于其特殊的表面积和优异的电气和力学性能，纳米碳材料(如碳纳米管(CNTs)和石墨烯衍生物氧化石墨烯(GO)等)已被广泛应用于增强基体材料。复合材料中引入碳纳米管和氧化石墨烯可有效提高应力载荷的转移能力，改善复合材料的力学性能，因此，将纳米碳材料引入碳纤维的表面对其进行修饰，是实现高性能碳纤维的有效措施。……