CNTs和PDA协同改性MPCF增强环氧树脂复合材料的界面力学性能

鞠苏; 张红宾; 魏霄冉; 程佳佳; 张鉴炜; 贺雍律; 杨金水; 刘钧; 段科

doi:10.3969/j.issn.1001-3539.2026.02.004

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CNTs和PDA协同改性MPCF增强环氧树脂复合材料的界面力学性能

材料与应用 | 更新时间：2026-03-05

- CNTs和PDA协同改性MPCF增强环氧树脂复合材料的界面力学性能
- Interfacial mechanical properties of epoxy resin composites reinforced by MPCF co-modified with CNTs and PDA
- “中间相沥青基碳纤维（MPCF）在航天器结构材料领域展现出巨大应用潜力，但其表面高度石墨化、化学惰性强，导致与树脂基体界面结合薄弱，严重制约了复合材料的整体性能。为解决此问题，研究人员开展了MPCF/环氧树脂复合材料的界面力学性能表征与改性研究。通过纳米压痕技术对MPCF单根纤维进行顶出试验，实现了对界面剪切强度（IFSS）的精准量化。在此基础上，采用聚多巴胺（PDA）为黏结剂、碳纳米管（CNTs）为增强相，对MPCF表面进行上浆改性，构筑了具有微纳结构的分级增强界面。研究结果表明，当CNTs的含量为PDA质量的0.1%时，CNTs对MPCF改性效果最佳，MPCF表面形成了均匀的CNTs网络，表面粗糙度显著增加，并成功引入含氧和含氮官能团，与环氧树脂的接触角由未改性时的64°降至48°。界面力学性能测试结果显示，经CNTs/PDA协同改性后，复合材料的IFSS由未改性时的17.8 MPa提升至24.4 MPa，增幅达37.1%，这主要归因于CNTs构筑的微观机械锁扣效应与PDA引入的化学键合所产生的协同作用显著改善了环氧树脂对MPCF的浸润性。”
- 工程塑料应用 2026年54卷第2期页码：24-30
- 作者机构：
  
  国防科技大学空天科学学院，长沙 410000
- 作者简介：
  
  刘钧，教授，博士，主要从事复合材料先进成型工艺开发方面的研究
  段科，副教授，博士，主要从事复合材料界面工程、复合材料结构设计以及人工智能辅助的高性能开发方面的研究
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目(52303116;52403125);湖南省自然科学基金青年基金项目(2024JJ6461);湖南省重大科技攻关项目(2023ZJ1040)
- DOI：10.3969/j.issn.1001-3539.2026.02.004
  中图分类号： TB33
- 收稿：2025-12-11，
  
  修回：2025-12-05，
  
  录用：2025-12-11，
  
  纸质出版：2026-02-10
- 稿件说明：
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鞠苏，张红宾，魏霄冉，等.CNTs和PDA协同改性MPCF增强环氧树脂复合材料的界面力学性能[J].工程塑料应用，2026，54(2)：24-30.

JU Su，ZHANG Hongbin，WEI Xiaoran，et al. Interfacial mechanical properties of epoxy resin composites reinforced by MPCF co-modified with CNTs and PDA[J]. Engineering Plastics Application，2026，54(2)：24-30.
鞠苏，张红宾，魏霄冉，等.CNTs和PDA协同改性MPCF增强环氧树脂复合材料的界面力学性能[J].工程塑料应用，2026，54(2)：24-30. DOI： 10.3969/j.issn.1001-3539.2026.02.004.

JU Su，ZHANG Hongbin，WEI Xiaoran，et al. Interfacial mechanical properties of epoxy resin composites reinforced by MPCF co-modified with CNTs and PDA[J]. Engineering Plastics Application，2026，54(2)：24-30. DOI： 10.3969/j.issn.1001-3539.2026.02.004.

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DOI：10.3969/j.issn.1001-3539.2026.02.004