摘 要
輕質高強的碳纖維增強樹脂基復合材料(CFRP)在碳達峰和碳中和的國家戰略中展現出重要的研究價值，提高復合材料界面結合強度是重點和難點問題。針對碳纖維表面浸潤性差和力學性能轉化率低的問題，簡述了CFRP界面增強理論和碳纖維表面處理方法，重點闡述了氧化法、化學接枝和涂層法，用物理或化學手段提高復合材料力學性能。此外，從熱固性樹脂和熱塑性樹脂兩種基體材料的各自性能特點分析了碳纖維與樹脂基體適配性的問題，提出了不同的解決方案。最后，介紹了CFRP在航空、風電葉片和新能源汽車領域的研究進展，提出了飛機輕量化、風機大型化和電車普及背景下材料研究的發展建議，如優化針對高強或高模等具有不同表面形態碳纖維的特定表面改性技術，開發針對不同樹脂的改性方法，研發不同類別及應用場景下的碳纖維上漿劑，加強復合材料界面增強理論和界面表征技術研究，制定碳纖維復合材料標準化體系。
作 者
劉柳薪,盧曉英*,荔栓紅,吳謹好,袁文靜,高 源
(中國石油天然氣股份有限公司石油化工研究院, 北京 102206)
正 文
碳纖維(CF)是一種碳含量超過90%(質量分數，下同)的無機纖維材料，其分子構造介于石墨和金剛石之間，呈現出混合層狀的石墨結構[1-2]。CF的主要應用形式是作為承力結構制備CF增強樹脂基復合材料(CFRP)，具有輕質高強的特點。與普通金屬材料相比，CFRP的密度更低，抗腐蝕性能更強。同時，它還具有減振、耐高溫和耐疲勞等優點，綜合性能優異[3]?？湛虯350和波音787的機身上都使用了CFRP材料，質量占比超過了50%。并且，輕質高強的CFRP在風電葉片、新能源汽車等領域具有巨大的發展潛力，可以有效解決大風力環境下長葉片材料的密度、強度、模量和耐疲勞性能難以平衡的問題和電池系統下汽車里程低的問題[4]。此外，模擬計算的出現加快了復合材料成型的進程，通過數值模擬纖維增強樹脂基復合材料成型過程可以更精確調控樹脂的固化和成型[5]。在2030年“碳達峰”與2060年“碳中和”的雙碳目標背景下，CF及CFRP成為熱點研究方向，是經濟結構轉型，實現節能減排、綠色發展的優勢材料。圖1系統描述了CFRP的全產業鏈，CF、樹脂基體兩種原材料通過界面改性提高復合材料性能，最終實現應用。
聲明：
“碳纖維增強樹脂基復合材料界面改性及應用進展” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：劉柳薪,盧曉英*,荔栓紅,吳謹好,袁文靜,高 源
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2025年07月24日 ~ 26日 
